FileCipher: A Chaos-Enhanced CPRNG-Based Algorithm for Parallel File Encryption

Yousef Sanjalawe

doi:10.3390/a19020119

2026-02-02

Yousef Sanjalawe *

Ahmad Al-Daraiseh

Salam Al-E’mari

Sharif Naser Makhadmeh

DOI：10.3390/a19020119

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数字数据的指数增长和网络威胁的日益复杂化，加剧了对安全且计算高效的加密方法的需求。传统算法（如基于AES的方案）具有强大的密码学安全性并得到广泛应用；然而，某些实现方式在大规模或实时工作负载中可能面临性能瓶颈。尽管许多现代系统采用硬件熵源并使用标准化的密码学PRNG/DRBG，但在实际应用中，弱熵初始化、配置错误或某些环境中使用非密码学确定性生成器仍可能导致安全性下降。为解决这些差距，本研究引入了FileCipher。该新型文件加密框架整合了基于状态基帐篷映射（SBTM）的混沌增强密码学安全伪随机数生成器（CPRNG）。所提出的方案通过动态密钥生成、自适应分块重塑和结构化混淆-扩散过程，在安全性与效率之间实现了平衡。SBTM驱动的CPRNG引入了自适应播种和多密钥反馈，确保高熵值和对初始条件的敏感性。多线程Java实现表明，与AES-CBC相比，加密时间减少了约60%，验证了FileCipher在并行执行环境中的可扩展性。采用NIST SP 800-22、SP 800-90B、Dieharder和TestU01进行的统计评估确认了其超过99%的通过率，显示出优异的随机性，而雪崩效应分析表明比特变化率接近50%，证明了其强大的扩散特性。结果表明，FileCipher创新性地结合了非线性混沌动力学与轻量级并行架构，为安全数据存储和传输提供了稳健、平台无关的解决方案。最终，本文贡献了一种可复现、熵稳定且高性能的密码学机制，重新定义了现代加密系统中效率与安全性的平衡。

Keyword:

chaotic systems

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Pseudo Random Number Generator