تحسين الخوارزمية الجينية المدمجة بالذكاء المحلي لتوليد مفاتيح تشفير آمنة في بيئات الحوسبة السحابية

الملخص

في ظل الاعتماد المتزايد على تقنيات الحوسبة السحابية، تبرز الحاجة المُلِحَّة إلى حماية البيانات الحساسة من الهجمات السيبرانية المتزايدة. لذلك يمثل التشفير أحد الحلول الفعالة لضمان سرية وأمان البيانات السحابية. يعرض هذا البحث إطارا هجينا مبتكرا يجمع بين الخوارزمية الجينية التقليدية (Genetic Algorithm) ومبادئ خوارزمية الذكاء المحلي، والتي تعتمد على مزيج من المعلومات المحلية والعشوائية ضمن بنية رياضية، بهدف تحسين أداء الخوارزمية الجينية في توليد مفاتيح تشفير قوية وعشوائية (سواء التقليدية الثنائية أو تلك المعتمدة على الحمض النووي DNA) يمكن الاعتماد عليها ضمن مخططات التشفير الحديثة. تم تنفيذ المنهج الهجين المقترح ضمن سيناريوهين:

في السيناريو الأول، تم استخدام الخوارزمية الجينية المعدلة لتوليد مفاتيح ثنائية وتم تقييم جودتها من حيث العشوائية والتفرد. أظهرت النتائج أن 98.7% من المفاتيح ذات حجم 64 بت وصلت إلى أقصى قيمة للانتروبيا (1,0) ، وحققت 95% منها متوسط مسافة هامينغ مقداره 32.02 ، ومعامل ارتباط منخفض جدًا (0.0005-) ، ما يدل على تميز المفاتيح من حيث العشوائية والتفرد، وقدرتها العالية على مقاومة الهجمات الأمنية.

أما في السيناريو الثاني، فقد تم تطبيق المنهج ذاته لتعزيز مفاتيح تشفير الحمض النوويDNA-based keys)) الضعيفة، التي تم توليدها عشوائيًا باستخدام قواعد نتروجينيهA, T, C, G . وأظهرت النتائج أن المنهج المقترح يساهم في تقليل الحاجة إلى عمليات تعزيز إضافية عبر تحسين اللياقة الوراثية تدريجيًا على مدى الأجيال المتعاقبة.

تشير النتائج الكلية إلى أن المنهجية الهجينة المُقترحة تحقق تفوقا واضحا في توليد مفاتيح آمنة، عشوائية، ومتفردة أي تعزز بشكل كبير جودة المفاتيح التشفيرية، وتزيد من مناعتها تجاه الهجمات الإحصائية وهجمات القوة الغاشمة، مما يجعلها مناسبة للتطبيق في أنظمة التشفير المعاصرة بما في ذلك الأمن السحابي وتشفير الحمض النووي.