DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38483-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41702983
تاريخ النشر: 2026-02-17
المؤلف: Boukansous Sarra وآخرون
الموضوع الرئيسي: تشفير الصور/الإشارات المعتمد على الفوضى
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة التحديات المرتبطة بمشاركة الصور الرقمية في الاتصالات المعاصرة، مع تسليط الضوء على مخاطر تعديل الصور أثناء النقل. هذه القضية مهمة بشكل خاص للصور الحساسة، مثل تلك المستخدمة في السياقات العسكرية والطبية والفضائية، حيث يمكن أن تؤدي التعديلات غير المصرح بها إلى عواقب كبيرة للأفراد والمنظمات. وبالتالي، هناك جهد مستمر بين الباحثين لتطوير استراتيجيات قوية لأمن المعلومات، بما في ذلك الطرق التشفيرية.
في الخاتمة، يقدم المؤلفون خريطة تشبيشيف التربيعية المدعومة 1D (1D-PCQM)، وهي خريطة فوضوية تم تطويرها حديثًا تتميز ببساطتها واعتمادها على معلمين تحكم. على الرغم من هيكلها البسيط، تظهر 1D-PCQM سلوكًا فوضويًا قويًا، يتضح من طيف التفرع الواسع، وارتفاع إنتروبيا العينة، ومؤشر ليابونوف الإيجابي الكبير. تساهم هذه الخصائص في حساسيتها العالية للظروف الأولية وتوليد مفاتيح تشفير غير قابلة للتنبؤ. يقترح المؤلفون أن الخصائص الفوضوية المحسنة وخصائص الذاكرة لـ 1D-PCQM قد تؤدي إلى تحسين الأمان والاستقرار في تطبيقات النقل الذكي.
نقاش
تسلط فقرة النقاش في ورقة البحث الضوء على تطور وتقدم الأنظمة الفوضوية، مع التركيز بشكل خاص على الخرائط الفوضوية أحادية البعد (1D) وتطبيقاتها في التشفير. تؤكد على كفاءة الخرائط الفوضوية أحادية البعد، مثل خريطة اللوجستية، في توليد سلوك فوضوي معقد على الرغم من بساطتها الرياضية. قدمت الدراسات الحديثة نماذج مبتكرة تعزز ديناميات هذه الخرائط من خلال مختلف الاضطرابات والتكاملات، مثل دمج خرائط تشبيشيف مع أنظمة فوضوية أخرى. لقد وسعت إدخال مكونات قائمة على الذاكرة مثل الميمريستور من تعقيد وقابلية تطبيق الأنظمة الفوضوية في الاتصالات الآمنة.
تقدم الورقة خريطة فوضوية هجينة جديدة، تُسمى خريطة تشبيشيف التربيعية المدعومة 1D (1D-PCQM)، والتي تدمج الديناميات الهيكلية لخريطة تشبيشيف مع الخصائص غير الخطية للخريطة التربيعية. يهدف هذا الهجين إلى تعزيز الخصائص الفوضوية، مما يؤدي إلى تحسين التعقيد، وزيادة مساحة المفتاح، وارتفاع الإنتروبيا، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التشفير المتقدمة. تظهر 1D-PCQM سلوكًا فوضويًا كامل النطاق مستقلًا عن فترات المعلمات المحددة، مما يعالج قيود الخرائط الفوضوية الكلاسيكية. تستخدم خطة التشفير المقترحة، وهي خطة تشفير صورة خريطة فوضوية ثلاثية ديناميكية (D3CM-IES)، 1D-PCQM جنبًا إلى جنب مع خرائط فوضوية أخرى لتعزيز الأمان من خلال تبديل بكسل ديناميكي وانتشار، مما يظهر حساسية عالية لمفاتيح فك التشفير ومرونة ضد تحليل التشفير.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38483-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41702983
Publication Date: 2026-02-17
Author(s): Boukansous Sarra et al.
Primary Topic: Chaos-based Image/Signal Encryption
Overview
The section discusses the challenges associated with the sharing of digital photographs in contemporary communication, highlighting the risks of image manipulation during transmission. This issue is particularly critical for sensitive images, such as those used in military, medical, and satellite contexts, where unauthorized alterations can have significant repercussions for individuals and organizations. Consequently, there is an ongoing effort among researchers to develop robust information security strategies, including cryptographic methods.
In the conclusion, the authors present the 1D-Powered Chebyshev Quadratic Map (1D-PCQM), a newly developed chaotic map characterized by its simplicity and reliance on two control parameters. Despite its straightforward structure, the 1D-PCQM demonstrates strong chaotic behavior, evidenced by a broad bifurcation spectrum, high sample entropy, and a large positive Lyapunov exponent. These attributes contribute to its high sensitivity to initial conditions and the generation of unpredictable encryption keys. The authors suggest that the enhanced chaotic properties and memory characteristics of the 1D-PCQM could lead to improved security and stability in intelligent transportation applications.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the evolution and advancements in chaotic systems, particularly focusing on one-dimensional (1D) chaotic maps and their applications in encryption. It emphasizes the efficiency of 1D chaotic maps, such as the Logistic map, in generating complex chaotic behavior despite their mathematical simplicity. Recent studies have introduced innovative models that enhance the dynamics of these maps through various perturbations and integrations, such as the combination of Chebyshev maps with other chaotic systems. The introduction of memory-based components like memristors has further expanded the complexity and applicability of chaotic systems in secure communications.
The paper presents a novel hybrid chaotic map, termed the 1D-powered Chebyshev Quadratic Map (1D-PCQM), which merges the structural dynamics of the Chebyshev map with the nonlinear characteristics of the quadratic map. This hybridization aims to enhance chaotic properties, resulting in improved complexity, a larger key space, and higher entropy, making it suitable for advanced cryptographic applications. The 1D-PCQM exhibits full-range chaotic behavior independent of specific parameter intervals, addressing the limitations of classical chaotic maps. The proposed encryption scheme, Dynamic Triple Chaotic Map Image Encryption Scheme (D3CM-IES), utilizes the 1D-PCQM alongside other chaotic maps to enhance security through dynamic pixel permutation and diffusion, demonstrating high sensitivity to decryption keys and resilience against cryptanalysis.