Image encryption based on fractional chaotic pseudo-random number generator and DNA encryption method

Autor: Chunxiao Yang, Ina Taralova, Safwan El Assad, Jean-Jacques Loiseau
Přispěvatelé: Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ), Laboratoire Sciences des Données et de la Décision (LS2D), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Nantes Université - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université - Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (Nantes Univ - EPUN), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Nonlinear Dynamics
Nonlinear Dynamics, 2022, 109 (3), pp.2103-2127. ⟨10.1007/s11071-022-07534-z⟩
Nonlinear Dynamics, Springer Verlag, inPress, ⟨10.1007/s11071-022-07534-z⟩
ISSN: 0924-090X
1573-269X
DOI: 10.1007/s11071-022-07534-z⟩
Popis: International audience; Nonlinear dynamic systems and chaotic systems have been quite exhaustively researched in the domain of cryptography. However, the possibility of using the fractional chaotic system in the cryptosystem design has been much less explored while it bears advantages such as enlarged keyspace, compared to classical nonlinear systems. This paper, therefore, proposes a novel structure for the pseudo-random number generator based on fractional chaotic systems which consists of 3 different fractional chaotic systems, namely fractional Chen's system, Lu's system, and fractional generalized double-humped logistic map(FGDHL). Then, the outputs of this fractional chaotic pseudo-random number generator(FCPRNG) are used as a keystream for an image encryption scheme. The confusion layer of the scheme is conducted by a dynamic DNA encoding and decoding method combined with a 2D cat map for the permutation in the DNA-bases level. The diffusion layer is performed through the adoption of a 32 bits discrete logistic map. The performance and security analysis have been conducted for the above-designed cryptosystem, proving that the proposed cryptosystem is practical and secure in image encryption.
Databáze: OpenAIRE
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