Carta

A generalized chaotic encryption system for multimedia applications

R. Hasimoto-Beltrán

Center for Research in Mathematics (CIMAT), Jalisco s/n, Col. Mineral de Valenciana, 36240 Guanajuato, Gto, México, Phone: +(52)-(473) 732-7155, Fax: +(52)-(473) 732-5749, e-mail: hasimoto@cimat.mx

Recibido el 3 de julio de 2007
Aceptado el 4 de septiembre de 2007

Abstract

Recently, several encryption schemes based on 1, 2, and 4 one-dimensional chaotic maps have been presented in the literature (see Ref. 1). The idea of increasing the number of maps is to provide more security and robustness to chaos-based cryptographic systems. In this paper, we propose a generalized encryption scheme based on N one-dimensional coupled chaotic maps, where only a window of maps at a time (m < N) is active for the encryption process. The m-map window is randomly updated by shifting it circle-wise one map at a time through the entire N-map system. To add more security to the system, we randomly perturb the coupling parameter using current cyphertext output (spatiotemporal or global feedback); so that any change in the input data (plaintext) is reflected instantly in the total system (not only locally). Our generalized implementation is based on the scheme presented in Ref. 1, but it can also be implemented in any chaos based encryption scheme. Our approach adds more robustness to the system, maintaining excellent statistical properties and fast performance for real-time multimedia applications.

Keywords: Discrete chaotic encryption; block ciphers; symmetric encryption; coupled maps.

Resumen

Recientemente se han publicado una serie de esquemas de cifrado caotico basados en 1, 2 y 4 mapas caóticos unidimensionales (ver Ref. 1). El proposito de incrementar el número de mapas caóticos es el de dar mayor seguridad y robustez a los sistemas de cifrado basados en caos. En este trabajo se propone un esquema generalizado de N mapas caoticos acoplados donde solo una ventana de mapas a la vez es usada en el proceso de cifrado, para m < N. La ventana demapas acoplados es actualizada despues de un periodo aleatorio de iteraciones mediante un recorrido circular a traves de los TV mapas en el sistema inicial. Para incrementar la seguridad del sistema, el factor de acoplamiento es perturbado por el valor mas reciente de texto cifrado (conocido como retroalimentación global o espacio-temporal), permitiendo una reaccion rápida y global ante cambios en el texto de entrada original y/o parámetros de los mapas caóticos. La implementación del esquema generalizado es basada en la Ref. 1, pero practicamente cualquier método basado en caos puede ser utilizado. El método propuesto provee mayor robustez, mantiene excelentes propiedades estadísticas y puede facilmente ser aplicado a sistemas de multimedia en tiempo real (video y audio).

Descriptores: Cifrado caótico discreto; cifrado simétrico; mapas acomplados.

PACS: 05.45.Gg/Pq/Ac

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