نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

رمزنگاری تصویر مبتنی بر سیستم آشوب چهاربعدی دارای جاذبه‌ی کران‌دار با قابلیت رمزگشایی کامل برای کاربردهای دفاع الکترونیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی برق، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 گروه مهندسی برق، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
10.22034/joeds.2026.589683.1131
چکیده
با گسترش فناوری‌های ارتباطی، اینترنت اشیا و سامانه‌های جمع‌آوری اطلاعات، انتقال داده‌های تصویری از شبکه‌های ناامن به نیاز حیاتی تبدیل شده است. سیستم‌های آشوب به‌دلیل حساسیت زیاد به شرایط اولیه، رفتار شبه‌تصادفی و دوره تناوب طولانی، توجه زیادی در رمزنگاری تصویر جلب کرده‌اند. در این مقاله، الگوریتم رمزنگاری تصویر جدید مبتنی بر سیستم آشوبی چهاربعدی دارای جاذبه‌ی کران‌دار با قابلیت رمزگشایی کامل ارائه می‌شود. سیستم آشوب چهاربعدی بر اساس سیستم چن کلاسیک طراحی و با افزودن معادله دیفرانسیل جدید، رفتار فوق‌آشوبی با دو نمای لیاپانوف مثبت (λ₁=۰.۸۵۲ و λ₂=۰.۱۲۴) نشان می‌دهد. الگوریتم ترکیبی از جایگشت مبتنی بر دنباله آشوبی، انتشار رو به جلو و عقب با ضرایب وابسته به کلید است. نتایج تجربی بر روی هشت تصویر استاندارد با ابعاد ۲۵۶×۲۵۶ نشان می‌دهد که الگوریتم به رمزگشایی کامل (MSE=۰)، میانگین آنتروپی ۷.۹۹۵۸۵۲، حساسیت کلید ۹۹.۶۲٪ و زمان رمزنگاری ۰.۶۹ ثانیه دست یافته است. تحلیل همبستگی پیکسل‌های مجاور، حذف مؤثر همبستگی‌های فضایی را با میانگین قدرمطلق کمتر از ۰.۰۳ تأیید می‌کند. فضای کلید با استفاده از SHA-۲۵۶ برابر ۲^۲۵۶ برآورد شده که بسیار بزرگ‌تر از آستانه ۲^۱۲۸ بوده و مقاومت در برابر حملات جستجوی جامع را تضمین می‌کند. ویژگی‌های برجسته الگوریتم شامل رمزگشایی کامل، سرعت بالا، سادگی پیاده‌سازی و کارایی مناسب، آن را برای کاربردهای بلادرنگ در سامانه‌های دفاع الکترونیکی، مخابرات امن نظامی و سکوهای بدون سرنشین بسیار مناسب می‌سازد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Image Encryption Based on a 4D Chaotic System with a Bounded Attractor and Perfect Decryption Capability for Electronic Warfare Applications

نویسندگان English

Azar Mahmoodzadeh 1
Liela kadkhodaee 2
Hamed Agahi 1
1 Department of Electrical Engineering, Shi. C., Islamic Azad University, Shiraz, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Shi. C., Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده English

With the rapid advancement of communication technologies, the Internet of Things, and information-gathering systems, secure transmission of image data through insecure networks has become a critical necessity. Chaotic systems have attracted significant attention in image encryption due to their high sensitivity to initial conditions, pseudo-random behavior, and extremely long periodic orbits. This paper proposes a novel image encryption algorithm based on a four-dimensional chaotic system with a bounded attractor and perfect decryption capability. The proposed 4D chaotic system is designed based on the classical Chen system, and by incorporating a new differential equation, it exhibits hyperchaotic behavior with two positive Lyapunov exponents (λ₁ = 0.852 and λ₂ = 0.124). The algorithm combines chaotic sequence-based permutation operations with forward and backward diffusion processes using key-dependent coefficients. Experimental evaluations on eight standard grayscale images of size 256×256 pixels demonstrate that the proposed algorithm achieves perfect decryption with zero mean squared error (MSE = 0), an average entropy of 7.995852, key sensitivity of 99.62%, and an encryption time of 0.69 seconds. Adjacent pixel correlation analysis confirms effective elimination of spatial correlations, with absolute mean correlation coefficients below 0.03. The key space, generated using the SHA-256 hash function, is 2^256, significantly exceeding the 2^128 security threshold and ensuring resistance against brute-force attacks. The algorithm's outstanding features—perfect decryption, high speed, implementation simplicity, and computational efficiency—make it highly suitable for real-time applications in electronic warfare systems, secure military communications, and unmanned platforms.

کلیدواژه‌ها English

Image Encryption
4D Chaotic System
Perfect Decryption
Bidirectional Diffusion

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1405