Четырехкрылый гиперхаотический аттрактор, созданный на основе хаотической системы Ци, и его применение для высокоскоростного шифрования
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-4-395-406
Аннотация
В последнее время теория хаоса и её приложения привлекли внимание многих учёных. В данной статье представлена новая четырёхмерная динамическая система, способная генерировать четырёхкрылый гиперхаотический аттрактор и двухкрылый хаотический аттрактор. Динамическое поведение этой системы исследуется с использованием нескольких численных инструментов, включая бифуркационные диаграммы, спектр показателей Ляпунова и фазовые диаграммы. Показано, что предлагаемая система имеет несколько положительных показателей Ляпунова для широкого диапазона параметров, что определяет её гиперхаотическое поведение. Кроме того, мультистабильность этой системы тщательно анализируется посредством сосуществования периодических, хаотических и гиперхаотических аттракторов. Гиперхаотические паттерны этой системы делают её пригодной для шифрования мультимедийных данных. Разработан эффективный, быстрый и надёжный алгоритм аудиокриптографии, основанный на гиперхаотических последовательностях, сгенерированных этой системой. Проведены экспериментальные испытания для проверки производительности и безопасности предлагаемого метода шифрования.
Ключевые слова
Об авторах
Н. Ханече
University of Mentouri Brothers
Алжир
Алжир
Т. Хамаизия
University of Mentouri Brothers
Алжир
Алжир
Список литературы
1. Poincare H. Sur le probl ´ eme des trois corps et les ` equations de la dynamique. ´ Acta mathematica, 1890, 13(1), P. A3–A270.
2. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow. Journal of the Atmospheric Sciences, 1963, 20(2), P. 130–141.
3. Zambrano-Serrano E., Anzo-Hernandez A. A novel antimonotic hyperjerk system: Analysis, synchronization and circuit design. ´ Physica D: Nonlinear Phenomena, 2021, 424, P. 132927.
4. Zhang S., Zheng J., Wang X., Zeng Z. A novel no-equilibrium HR neuron model with hidden homogeneous extreme multistability. Chaos, Solitons & Fractals, 2021, 145, P. 110761.
5. Yan M., Xu H. The multi-scroll hyper-chaotic coexistence attractors and its application. Signal Processing: Image Communication, 2021, 95, P. 116210.
6. Bao B., Peol M.A., Bao H., Chen M., Li H., Chen B. No-argument memristive hyper-jerk system and its coexisting chaotic bubbles boosted by initial conditions. Chaos, Solitons & Fractals, 2021, 144, P. 110744.
7. Haneche N., Hamaizia T. A three-dimensional discrete fractional-order HIV-1 model related to cancer cells, dynamical analysis and chaos control. Mathematical Modelling and Numerical Simulation with Applications, 2024, 4(3), P. 256–279.
8. Haneche N., Hamaizia T. Modified generalized projective synchronization of the geomagnetic Krause and Robert fractional-order chaotic system and its application in secure communication. The European Physical Journal B, 2025, 98(4), P. 56.
9. Haneche N., Hamaizia T. Nonlinear Dynamics of Fractional-Order Chaotic Chemical Reactor System Based on the Adomian Decomposition Method and Its Control via Adaptive Sliding Mode Control. MATCH Communications in Mathematical and in Computer Chemistry, 2025, 94(2), P. 355–384.
10. Fedorov E.G. Properties of an oriented ring of neurons with the FitzHugh-Nagumo model. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2021, 12(5), P. 553–562.
11. Mikhaylov A.S., Mikhaylov V.S. On the construction of de Branges spaces for dynamical systems associated with finite Jacobi matrices. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2022, 13(1), P. 24–29.
12. Matrasulova J., Yusupovb J.R., Saidov A.A. Fast forward evolution in heat equation: Tunable heat transport in adiabatic regime. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2023, 14(4), P. 421–427.
13. Ni X., Ying L., Lai Y.C., Do Y. Complex dynamics in nanosystems. Physical Review E–Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2013, 87(5), P. 052911.
14. Lambruschini C.L., Jaimes-Reategui R., Huerta-Cu ´ ellar G. Dynamics near the edge-of-chaos in a fiber laser model. ´ Physics Letters A, 2023, 481, P. 128995.
15. Zhang X., Li C., Iu H.H., Zhao L., Yang Y. A chaotic memristive Hindmarsh-Rose neuron with hybrid offset boosting. Chaos, Solitons & Fractals, 2024, 185, P. 115150.
16. Zhang G., Li C., Xiong X. Analysis and comparison of four signal processing schemes for noise reduction in chaotic communication systems and application of LDPC code. Chaos, Solitons & Fractals, 2024, 186, P. 115184.
17. Haneche N., Hamaizia T. A secure communication scheme based on generalized modified projective synchronization of a new 4-D fractional-order hyperchaotic system. Physica Scripta, 2024, 99(9), P. 095203.
18. Teng L., Wang X., Yang F., Xian Y. Color image encryption based on cross 2D hyperchaotic map using combined cycle shift scrambling and selecting diffusion. Nonlinear Dynamics, 2021, 105(2), P. 1859–1876.
19. Jahanshahi H., Yousefpour A., Munoz-Pacheco J.M., Kacar S., Pham V.T., Alsaadi F.E. A new fractional-order hyperchaotic memristor oscillator: Dynamic analysis, robust adaptive synchronization, and its application to voice encryption. Applied Mathematics and Computation, 2020, 383, P. 125310.
20. Fu S., Cheng X., Liu J. Dynamics, circuit design, feedback control of a new hyperchaotic system and its application in audio encryption. Scientific Reports, 2023, 13(1), P. 19385.
21. Benkouider K., Sambas A., Bonny T., Al Nassan W., Moghrabi I.A., Sulaiman I.M., Hassan B.A., Mamat M. A comprehensive study of the novel 4D hyperchaotic system with self-exited multistability and application in the voice encryption. Scientific Reports, 2024, 14(1), P. 12993.
22. Xiong L., Yang F., An X., Zhang X. Hyperchaotic system with application to image encryption. International Journal of Bifurcation and Chaos, 2022, 32(13), P. 2250191.
23. Zhou S., Yin Y., Erkan U., Toktas A., Zhang Y. Novel hyperchaotic system: Implementation to audio encryption. Chaos, Solitons & Fractals, 2025, 193, P. 116088.
24. Qi G., Chen G., Van Wyk M.A., Van Wyk B.J., Zhang Y. A four-wing chaotic attractor generated from a new 3-D quadratic autonomous system. Chaos, Solitons & Fractals, 2008, 38(3), P. 705–721.
25. Wolf A., Swift J.B., Swinney H.L., Vastano J.A. Determining Lyapunov exponents from a time series. Physica D: Nonlinear Phenomena, 1985, 16(3), P. 285–317.
26. Kaplan J.L., Yorke J.A. Chaotic Behavior of Multidimensional Difference Equations, Lecture Notes in Mathematics, Springer, Berlin Heidelberg, 1979, P. 204–227.
27. Haridas T., Upasana S.D., Vyshnavi G., Krishnan M.S., Muni S.S. Chaos-based audio encryption: Efficacy of 2D and 3D hyperchaotic systems. Franklin Open, 2024, 8, P. 100158.
28. Yakovleva T.V., Awrejcewicz J., Kruzhilin V.S., Krysko V.A. On the chaotic and hyper-chaotic dynamics of nanobeams with low shear stiffness. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 2021, 31(2), P. 023107.
29. Naziris N., Chountoulesi M., Stavrinides S., Hanias M., Demetzos C. Chaotic dynamics and stability of liposomal nanosystems. Current Nanoscience, 2022, 18(3), P. 375–390.
Рецензия
Для цитирования:
Ханече Н., Хамаизия Т. Четырехкрылый гиперхаотический аттрактор, созданный на основе хаотической системы Ци, и его применение для высокоскоростного шифрования. Наносистемы: физика, химия, математика. 2025;16(4):395-406. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-4-395-406
For citation:
Haneche N., Hamaizia T. A four-wing hyperchaotic attractor generated based on the Qi chaotic system and its application to high-speed encryption. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2025;16(4):395-406. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-4-395-406
Просмотров:
73
Послать статью по эл. почте 