An improved chaotic system-based 1D logistic map applied to gray scale images encryption

• Autorzy: Belilita Fairouz , Bekkouche Tewfik , Amardjia Nourredine

Identyfikatory

DOI

0.15199/48.2022.05.24

Warianty tytułu

PL

Ulepszona, oparta na systemie chaotycznym mapa logistyczna 1D stosowana do szyfrowania obrazów w skali szarości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, we propose an improved chaotic system inspired from the classical 1D Logistic map. The main idea consists in enhancing the performance of the control parameter by extending its chaotic range. The improved Logistic map (ILM) is applied to gray scale encryption images using the confusion-diffusion architecture. The input image is first chaotically scrambled before performing an element by element recursive XOR on its successive chosen blocks of ሺ8 ൈ 8ሻ or ሺ16 ൈ 16ሻ. Obtained result is reshaped to give the encrypted image. Computer simulations prove the performances of this method in terms of histogram analysis, correlation and sensitivity analysis.

PL

W tym artykule proponujemy ulepszony chaotyczny system inspirowany klasyczną mapą logistyczną 1D. Główną ideą jest zwiększenie wydajności parametru kontrolnego poprzez rozszerzenie jego chaotycznego zakresu. Ulepszona mapa logistyczna (ILM) jest stosowana do obrazów szyfrowania w skali szarości przy użyciu architektury pomyłek-rozproszenia. Obraz wejściowy jest najpierw chaotycznie zaszyfrowany przed wykonaniem element po elemencie rekurencyjnego XOR na jego kolejnych wybranych blokach (8×8) lub (16×16). Otrzymany wynik jest przekształcany w celu uzyskania zaszyfrowanego obrazu. Symulacje komputerowe potwierdzają wydajność tej metody w zakresie analizy histogramu, korelacji i analizy wrażliwości.

Słowa kluczowe

EN

improved logistic map; ILM; confusion; extending range; diffusion; image encryption

PL

mapa logistyczna; szyfrowanie; układ chaotyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 5
• Strony: 130--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Belilita Fairouz

• University of Setif-1, Algeria

autor

Bekkouche Tewfik

• University of BBA, Algeria

autor

Amardjia Nourredine

• University of Setif-1, Algeria

Bibliografia

• [1] J. E. Shannon, Communication Theory of Secrecy Systems, System Technical Journal, 28 (1949), pp. 656–715.
• [2] N.K. Pareek, V. Patidar, K.K. Sud, Diffusion-substitution based gray image encryption, Digital Signal Processing, vol. 23 (2013), pp. 894–901.
• [3] A. Beloucif, O. Noui, Design of a tweakable image encryption algorithm using chaotic based schema, Int. J. Information and computer security, 8 (2016), pp. 205–220.
• [4] J.N.M. Bezerra, V.V.A. Camargo, A. Molter, A new efficient permutation-diffusion encryption algorithm based on a chaotic map, Chaos. Solitons & Fractals, 151 (2021) 111235.
• [5] A. Hasheminejad, M.J. Rostami, A novel bit level multiphase algorithm for image encryption based on PWLCM chaotic map, Optik, 184 (2019), pp. 205–213.
• [6] J. Matthews, On the derivation of a chaotic encryption algorithm, Cryptologia 4 (1989) 29–42.
• [7] J. Lang, R. Tao, Y. Wang, Image encryption based on the multiple parameter discrete fractional Fourier transform and chaos function, Opt. Commun.283 (2010) 2092–2096.
• [8] S.E. Azoug, S. Bouguezel, A non-linear preprocessing for optodigital image encryption using multiple-parameter discrete fractional Fourier transform, Opt. Commun. 359 (2016) 85–94.
• [9] T. Bekkouche, S. Bouguezel, A recursive non-linear preencryption for opto-digital double random phase encoding, Optik. 158, (2018), pp. 940–950.
• [10] E. Swiercz, Image encryption algorithms based on wavelet decomposition and encryption of compressed data in wavelet domain, Przeglad Elektrotechniczny. 2 (2018) 79–83.
• [11] Y. Zhou, L. Bao, C.L. Philip Chen, A new 1D chaotic system for image encryption, Signal Processing. 97 (2014) 172–182.
• [12] X. Wu, H. Kan, J. Kurths, A new color image encryption scheme based on DNA sequences and multiple improved 1D chaotic maps, Applied Soft Computing, 37 (2015), pp. 24–39.
• [13] A. Broumandnia, Designing digital image encryption using 2D and 3D reversible modular chaotic maps, Journal of Information Security and Applications, 47 (2019) 188–198.
• [14] X. Gao, Image encryption based on 2D hyper chaotic map, Optics and Laser Technology, 142 (2021) 107252.
• [15] J.R. Parvaz, M. Zarebnia, A combination chaotic system and application in color image, Optics and Laser Technology, 101 (2018) 30–41.
• [16] D. Herbadji, A. Belmeguenai, N. Derouiche, H. Liu, Colourimage encryption scheme based on enhanced quadratic chaotic map, IET Image Processing, 14 (2020) 40–52.
• [17] C. Pak, L. Huang, A new color image encryption using combination of the 1D chaotic, Signal Processing, 138 (2017), pp. 129–137.
• [18] G. Alvarez, S. Li, Some basic cryptographic requirements for chaos based cryptosystems, Int. J. Bifurcation Chaos, 16 (2006), pp. 2129–2151.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).