A cryptanalysis method for two classes of chaos-based image encryption algorithms

Thang Manh Hoang

doi:10.1038/s41598-026-68585-5

A cryptanalysis method for two classes of chaos-based image encryption algorithms

2026-08-27

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DOI：10.1038/s41598-026-68585-5

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基于混沌的图像加密已成为保护高度相关的大量数据（尤其是数字图像）的一种引人注目的策略。大多数当代混沌密码利用混沌系统在常规置换-扩散框架内生成伪随机会话密钥。为确保高速性能，扩散层通常采用异或、模运算和加法等基本操作。尽管各种特定的混沌加密方案已被标准密码分析技术（如选择明文攻击CPA、选择密文攻击CCA和已知明文攻击KPA）成功破解，但缺乏能够分析此类算法整个类别的通用方法。为填补这一空白，本文提出了一种基于混沌的图像加密通用密码分析框架。与置换-扩散架构相关的加密方程被数学上简化为两种通用形式。随后建立了一种系统化、分步的密码分析协议，以在CPA、CCA和KPA条件下评估这些形式。实验结果表明，所提出的方法能够完全重构加密/解密矩阵并恢复等效的扩散/逆扩散密钥。这些攻击类型的成功概率被解析推导。此外，该方法具有高度可行性，表现出适中的计算复杂度，易于被现代硬件处理，从而凸显了广泛使用的混沌加密架构中的关键漏洞。

A cryptanalysis method for two classes of chaos-based image encryption algorithms

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