Mapa 2D-CPSCM de potencia coseno seno acoplado con fusión fractal-Fibonacci para cifrado de imágenes hipercaóticas

Área de la Ciencia:

• Criptografía y Seguridad de la Información
• Matemáticas Aplicadas
• Ciencias de la Computación

Sus antecedentes:

• La seguridad de las imágenes es fundamental en la atención médica, la defensa y las finanzas.
• Los métodos de cifrado existentes enfrentan desafíos para proporcionar una protección sólida contra ataques sofisticados.
• Las violaciones de la integridad de las imágenes pueden tener consecuencias graves.

Objetivo del estudio:

• Proponer un marco de cifrado de imágenes novedoso, altamente seguro y eficiente.
• Introducir un nuevo mapa caótico, el Mapa Acoplado de Potencia Coseno Seno Bidimensional (2D-CPSCM), para una aleatoriedad mejorada.
• Evaluar la resistencia del marco contra diversos ataques criptográficos y estadísticos.

Principales métodos:

• Un enfoque de cifrado híbrido que combina la difusión Fractal-Fibonacci con la curva de Hilbert, la revuelta recursiva y el 2D-CPSCM.
• Análisis del 2D-CPSCM para comportamiento hipercaótico utilizando exponentes de Lyapunov y medidas de entropía (muestral, permutación, Kolmogorov).
• Simulaciones exhaustivas en imágenes de referencia para evaluar la sensibilidad a la clave, la difusión y la robustez.

Principales resultados:

• El 2D-CPSCM exhibe propiedades estadísticas superiores y comportamiento hipercaótico.
• Alta sensibilidad a la clave demostrada por entropía (7.9994), NPCR (99.6%), UACI (33.47%) y NBCR (50%).
• Descifrado exitoso confirmado por valores SSIM y VIF de 1; bajo PSNR, SSIM y VIF entre imágenes de entrada y cifradas indican una fuga de información reducida.

Conclusiones:

• El marco de cifrado de imágenes propuesto basado en 2D-CPSCM ofrece seguridad, resiliencia y robustez superiores.
• El sistema resiste eficazmente los ataques estadísticos, de ruido y de recorte, lo que lo hace adecuado para la transmisión segura de multimedia.
• Este novedoso enfoque presenta una solución prometedora para aplicaciones criptográficas que requieren alta seguridad de imágenes.