Fractional chaotic pseudo-random number generator design and application to image cryptosystem - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2022

Fractional chaotic pseudo-random number generator design and application to image cryptosystem

Conception de générateur de nombres pseudo-aléatoires chaotiques fractionnaires et application au crypto-système d’images

Chunxiao Yang
  • Function : Author
  • PersonId : 1237699
  • IdRef : 268487731

Abstract

Chaotic systems have been employed to design pseudo-random number generators (PRNG) and applied to cryptosystems due to their promising features, such as randomness and sensitivity to initial conditions. The fractional chaotic systems, though muchless discussed than the classical integer order chaotic maps and systems, possess intriguing intricacy which can provide novelty, complexity, and extra secret keys to the Chaotic PRNG (CPRNG) design, which in turn enhance the security of the cryptosystem.This thesis investigated different numerical calculation approaches for fractional chaotic systems. A non-uniform gird calculationmethod with two different grid compositions was proposed to solve the 3D fractional chaotic systems numerically. The FractionalCPRNGs (FCPRNG), which meet the randomness and statistical requirements, were designed for the first time employing threedifferent fractional chaotic systems. In addition, a stream cipher and a block cipher based on DNA encoding and decoding methods were proposed and studied using the designed FCPRNGs. Both ciphers have been verified to be secure and reliable.
Dans cette thèse, nous avons utilisé des systèmes chaotiques pour concevoir des générateurs de nombres pseudoaléatoires(PRNG) et appliqué ces derniers aux cryptosystèmes en raison de leurs caractéristiques prometteuses, telles que le caractèrealéatoire et la sensibilité aux conditions initiales. Les systèmes chaotiques fractionnaires, bien que moins discutés que les carteset systèmes chaotiques classiques d’ordre entier, possèdent une complexité inhérente qui apporte de la nouveauté, de la complexité et des clés secrètes supplémentaires à la conception Chaotic PRNG (CPRNG), qui à son tour améliore la sécurité du cryptosystème. Cette thèse a étudié les différentes approches de calcul numérique pour les systèmes chaotiques fractionnaires. Une méthode de calcul utilisant une grille non uniforme avec deux compositions de grille différentes a été proposée pour résoudre numériquement les systèmes chaotiques fractionnaires 3D. Les CPRNG Fractionnaires (FCPRNG), qui répondent aux exigences aléatoires et statistiques, ont été conçus pour la première fois en utilisant trois systèmes chaotiques fractionnaires différents. De plus, un chiffrement par flux et un chiffrement par blocs basés sur des méthodes de codage et de décodage de l’ADN ont été proposés et étudiés à l’aide des FCPRNG conçus. Les deux schémas de chiffrements ont été vérifiés comme étant sûrs et fiables.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-04031006 , version 1 (15-03-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04031006 , version 1

Cite

Chunxiao Yang. Fractional chaotic pseudo-random number generator design and application to image cryptosystem. Automatic. École centrale de Nantes, 2022. English. ⟨NNT : 2022ECDN0063⟩. ⟨tel-04031006⟩
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