تطبيق flutter لمحاكاة النمو والتحكم في شبكة خلوية استنادًا إلى مفهوم "Connway's Game of Life" لإظهار "الخلايا التلقائية".
خلية مستقلة:
الأتمتة الخلوية (CA) هي نموذج رياضي لمحاكاة الأنظمة المعقدة ، وعادة ما يتم تمثيلها على شكل شبكة من الخلايا التي يمكن أن تكون في واحدة من عدد محدود من الحالات. تقوم الخلايا بتغيير حالتها بناءً على مجموعة من القواعد التي تحدد كيفية تأثر حالتها بحالة الخلايا المحيطة. هذا يخلق أنماطًا وهياكل تتطور بمرور الوقت ، وغالبًا ما تؤدي إلى سلوك معقد ويبدو ذكيًا. تستخدم CA في مجموعة متنوعة من المجالات ، بما في ذلك الفيزياء وعلم الأحياء وعلوم الكمبيوتر ، لدراسة الظواهر التي تتراوح من تشكيل الأنماط إلى التنظيم الذاتي والسلوك الناشئ.
لعبة الحياة لكونواي:
لعبة الحياة لكونواي هي آلة خلوية تم اقتراحها لأول مرة من قبل عالم الرياضيات جون هورتون كونواي في عام 1970. إنها محاكاة لقواعد بسيطة يمكن أن تولد أنماطًا معقدة ومثيرة للاهتمام.
تجري المحاكاة على شبكة من الخلايا ثنائية الأبعاد ، حيث تكون كل خلية إما "حية" أو "ميتة". في كل خطوة ، يتم تحديث حالة كل خلية بناءً على حالة الخلايا الثمانية المجاورة لها وفقًا للقواعد التالية:
إذا كانت الخلية على قيد الحياة ولديها اثنان أو ثلاثة من الجيران الأحياء ، فإنها تظل على قيد الحياة. إذا ماتت خلية ولديها ثلاثة جيران أحياء بالضبط ، فإنها تدب في الحياة. في جميع الحالات الأخرى ، تموت الزنزانة أو تظل ميتة. يمكن أن تولد هذه القواعد البسيطة أنماطًا تتراوح من المذبذبات البسيطة إلى الأشكال المعقدة التي تتطور بمرور الوقت. غالبًا ما تُستخدم لعبة الحياة كمثال على الأوتوماتا الخلوية وتتم دراستها على نطاق واسع من قبل علماء الرياضيات وعلماء الكمبيوتر وغيرهم من الباحثين المهتمين بالأنظمة المعقدة والسلوك الناشئ.
الميزة التجريبية - مفتاح التشفير المتماثل / الجيل الرابع:
نظرًا لطبيعة التشغيل الآلي الخلوي والطريقة التي يتقدم بها من خلال حالات محدودة متعددة ، يمكن استخدامه لتوليد أرقام / سلاسل عشوائية قد تخدم غرض مفاتيح التشفير السرية. يشير إنشاء المفتاح المتماثل إلى عملية إنشاء مفتاح سري يمكن استخدامه لتشفير البيانات وفك تشفيرها بطريقة آمنة. في هذا النهج ، تتم تهيئة المرجع المصدق بحالة أولية عشوائية ، ثم يتم تطبيق القواعد بشكل تكراري لإنشاء سلسلة من الحالات. ثم يتم تحويل تسلسل الحالات إلى سلسلة من الأرقام التي يمكن استخدامها كمفتاح سري. تتمثل ميزة استخدام CA لإنشاء مفتاح متماثل في أن التسلسل الناتج من الأرقام يكون عشوائيًا للغاية ولا يمكن التنبؤ به ، مما يجعل من الصعب جدًا على المهاجم تخمين المفتاح. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكوين CA بسهولة لإنتاج مفاتيح ذات أطوال مختلفة ، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات التشفير.
المواصفات:
فيما يلي تفاصيل التنفيذ المحددة لهذه الميزة التجريبية:
يتم إنشاء مفاتيح التشفير هذه باستخدام الحالة الحالية لـ Cellular Automaton:
في وقت إنشاء المفتاح ، يتم تحويل الحالة / الجيل الحالي من الجهاز الخلوي إلى سلسلة ثنائية -> 1 على قيد الحياة / 0 للميت.
ثم يتم تقسيم هذه السلسلة الثنائية إلى سلاسل فرعية من 12 ، ويتم تحويل كل سلسلة فرعية إلى رقم عشري مكافئ لها.
يتم بعد ذلك ترميز كل هذه الأرقام في حرف. وهكذا يتم إنشاء سلسلة من الأحرف المصطلحات. يتم بعد ذلك تقسيم هذه السلسلة إلى نصفين يتم استخدامهما لإنشاء المفتاح السري ومتجه التهيئة.
يخضع كل من هذين النصفين لترميز UTF-8 وتجزئة SHA-256.
ثم يتم تحويل أول 16 بايت من النصفين إلى المفتاح والرابع على التوالي.
الخوارزمية المستخدمة لاختبار المفتاح المتماثل الذي تم إنشاؤه هو AES (معيار التشفير المتقدم). لقد استخدمت حزمة التشفير لتنفيذ خوارزمية AES ، نظرًا لأن هدفي كان فقط لعرض إنشاء المفاتيح ، وليس إعادة تنفيذ أي خوارزمية تشفير نفسها.
خلية مستقلة:
الأتمتة الخلوية (CA) هي نموذج رياضي لمحاكاة الأنظمة المعقدة ، وعادة ما يتم تمثيلها على شكل شبكة من الخلايا التي يمكن أن تكون في واحدة من عدد محدود من الحالات. تقوم الخلايا بتغيير حالتها بناءً على مجموعة من القواعد التي تحدد كيفية تأثر حالتها بحالة الخلايا المحيطة. هذا يخلق أنماطًا وهياكل تتطور بمرور الوقت ، وغالبًا ما تؤدي إلى سلوك معقد ويبدو ذكيًا. تستخدم CA في مجموعة متنوعة من المجالات ، بما في ذلك الفيزياء وعلم الأحياء وعلوم الكمبيوتر ، لدراسة الظواهر التي تتراوح من تشكيل الأنماط إلى التنظيم الذاتي والسلوك الناشئ.
لعبة الحياة لكونواي:
لعبة الحياة لكونواي هي آلة خلوية تم اقتراحها لأول مرة من قبل عالم الرياضيات جون هورتون كونواي في عام 1970. إنها محاكاة لقواعد بسيطة يمكن أن تولد أنماطًا معقدة ومثيرة للاهتمام.
تجري المحاكاة على شبكة من الخلايا ثنائية الأبعاد ، حيث تكون كل خلية إما "حية" أو "ميتة". في كل خطوة ، يتم تحديث حالة كل خلية بناءً على حالة الخلايا الثمانية المجاورة لها وفقًا للقواعد التالية:
إذا كانت الخلية على قيد الحياة ولديها اثنان أو ثلاثة من الجيران الأحياء ، فإنها تظل على قيد الحياة. إذا ماتت خلية ولديها ثلاثة جيران أحياء بالضبط ، فإنها تدب في الحياة. في جميع الحالات الأخرى ، تموت الزنزانة أو تظل ميتة. يمكن أن تولد هذه القواعد البسيطة أنماطًا تتراوح من المذبذبات البسيطة إلى الأشكال المعقدة التي تتطور بمرور الوقت. غالبًا ما تُستخدم لعبة الحياة كمثال على الأوتوماتا الخلوية وتتم دراستها على نطاق واسع من قبل علماء الرياضيات وعلماء الكمبيوتر وغيرهم من الباحثين المهتمين بالأنظمة المعقدة والسلوك الناشئ.
الميزة التجريبية - مفتاح التشفير المتماثل / الجيل الرابع:
نظرًا لطبيعة التشغيل الآلي الخلوي والطريقة التي يتقدم بها من خلال حالات محدودة متعددة ، يمكن استخدامه لتوليد أرقام / سلاسل عشوائية قد تخدم غرض مفاتيح التشفير السرية. يشير إنشاء المفتاح المتماثل إلى عملية إنشاء مفتاح سري يمكن استخدامه لتشفير البيانات وفك تشفيرها بطريقة آمنة. في هذا النهج ، تتم تهيئة المرجع المصدق بحالة أولية عشوائية ، ثم يتم تطبيق القواعد بشكل تكراري لإنشاء سلسلة من الحالات. ثم يتم تحويل تسلسل الحالات إلى سلسلة من الأرقام التي يمكن استخدامها كمفتاح سري. تتمثل ميزة استخدام CA لإنشاء مفتاح متماثل في أن التسلسل الناتج من الأرقام يكون عشوائيًا للغاية ولا يمكن التنبؤ به ، مما يجعل من الصعب جدًا على المهاجم تخمين المفتاح. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكوين CA بسهولة لإنتاج مفاتيح ذات أطوال مختلفة ، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات التشفير.
المواصفات:
فيما يلي تفاصيل التنفيذ المحددة لهذه الميزة التجريبية:
يتم إنشاء مفاتيح التشفير هذه باستخدام الحالة الحالية لـ Cellular Automaton:
في وقت إنشاء المفتاح ، يتم تحويل الحالة / الجيل الحالي من الجهاز الخلوي إلى سلسلة ثنائية -> 1 على قيد الحياة / 0 للميت.
ثم يتم تقسيم هذه السلسلة الثنائية إلى سلاسل فرعية من 12 ، ويتم تحويل كل سلسلة فرعية إلى رقم عشري مكافئ لها.
يتم بعد ذلك ترميز كل هذه الأرقام في حرف. وهكذا يتم إنشاء سلسلة من الأحرف المصطلحات. يتم بعد ذلك تقسيم هذه السلسلة إلى نصفين يتم استخدامهما لإنشاء المفتاح السري ومتجه التهيئة.
يخضع كل من هذين النصفين لترميز UTF-8 وتجزئة SHA-256.
ثم يتم تحويل أول 16 بايت من النصفين إلى المفتاح والرابع على التوالي.
الخوارزمية المستخدمة لاختبار المفتاح المتماثل الذي تم إنشاؤه هو AES (معيار التشفير المتقدم). لقد استخدمت حزمة التشفير لتنفيذ خوارزمية AES ، نظرًا لأن هدفي كان فقط لعرض إنشاء المفاتيح ، وليس إعادة تنفيذ أي خوارزمية تشفير نفسها.
المزيد
