Image authentication and encryption algorithm based on RSA cryptosystem and chaotic maps

Deep Singh

doi:10.1016/j.eswa.2025.126883

2025-05-01

PRE

Deep Singh

Kumar, Sandeep *

DOI：10.1016/j.eswa.2025.126883

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摘要

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在当今开放网络通信时代，这些网络上的私有数据安全问题已达到顶峰，保障数据传输的安全性极具挑战。因此，为克服这些安全危机，密码学家需要开发高效且鲁棒的加密算法。本文提出了一种新的多层图像加密方案，并结合改进的认证技术，用于灰度及彩色图像，该方案利用RSA公钥密码系统和两个混沌映射实现。通过二维分段光滑非线性混沌映射（2D-PSNCM）生成的混沌密钥序列，用于执行行列置换以增强混淆程度。同时，应用逐位异或操作以满足复杂的扩散程度。为降低相关性并加强安全级别，采用Baker映射的适当迭代次数对像素进行置乱。为满足真实性目的，针对部分加密图像，提出使用RSA公钥密码系统的改进型数字签名。该数字签名也被用于进一步的加密目的。该方案提供多层安全保护，且能有效抵御各种暴力攻击。密钥及其在各加密层的排列对于正确解密至关重要。通过多种RGB和灰度图像验证了所提算法的鲁棒性与效率。安全性分析通过对比近期一些加密图像算法证实了其有效性。这些结果表明所提算法具有鲁棒性，如广阔的密钥空间、极低的相关系数、高密钥敏感性以及良好的信息熵。总体而言，这证明了所提算法在抵抗统计攻击方面的高效性。

Keyword:

Image security

Encryption algorithm

RSA

Baker map

Digital signature

Confusion-diffusion

Authenticity