Ensuring the security of multimedia data has become increasingly critical with the rapid expansion of digital applications. This study presents a security analysis of a chaotic system-based random number generator (RNG) designed for high-security multimedia encryption. The analyzed RNG is based on a ten-term chaotic system without equilibrium points and generates random bit sequences using the Runge-Kutta 4 algorithm. Although chaotic systems exhibit inherent unpredictability, the findings reveal significant security vulnerabilities. By employing the master-slave synchronization approach, the generated bit sequences exhibit deterministic behavior under specific conditions, making them susceptible to cryptanalytic attacks. The ability to predict both the next bit and the entire output stream undermines the RNG’s suitability for cryptographic applications such as image encryption and sound steganography. Simulation and numerical results confirm that attackers with partial knowledge of the system can reconstruct the RNG’s output. This study highlights the necessity of developing more robust chaotic RNGs with enhanced resistance to synchronization attacks, incorporating hybrid models and additional entropy sources to improve cryptographic security in multimedia applications.
Dijital uygulamaların hızla yaygınlaşmasıyla birlikte multimedya verilerinin güvenliğinin sağlanması giderek daha kritik hale gelmiştir. Bu çalışma, yüksek güvenlikli multimedya şifrelemesi için tasarlanmış kaotik sistem tabanlı bir rastgele sayı üretecinin (RNG) güvenlik analizini sunmaktadır. Analiz edilen RNG, denge noktaları olmayan on terimli kaotik bir sisteme dayanmaktadır ve Runge-Kutta 4 algoritmasını kullanarak rastgele bit dizileri üretmektedir. Kaotik sistemler doğal olarak öngörülemezlik gösterse de bulgular önemli güvenlik açıklarını ortaya koymaktadır. Ana-köle senkronizasyon yaklaşımının kullanılmasıyla, üretilen bit dizileri belirli koşullar altında deterministik davranış sergileyerek bunları kriptoanalitik saldırılara karşı hassas hale getirmektedir. Hem bir sonraki biti hem de tüm çıktı akışını tahmin etme yeteneği, RNG'nin görüntü şifreleme ve ses steganografisi gibi kriptografik uygulamalar için uygunluğunu zayıflatmaktadır. Simülasyon ve sayısal sonuçlar, sistem hakkında kısmi bilgiye sahip saldırganların RNG'nin çıktısını yeniden oluşturabileceğini doğrulamaktadır. Bu çalışma, multimedya uygulamalarında kriptografik güvenliği iyileştirmek için hibrit modeller ve ek entropi kaynakları içeren, senkronizasyon saldırılarına karşı geliştirilmiş dayanıklılığa sahip, daha sağlam kaotik RNG'lerin geliştirilmesinin gerekliliğini vurgulamaktadır.
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Machine Learning (Other), Electronics, Sensors and Digital Hardware (Other) |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Submission Date | February 2, 2025 |
| Acceptance Date | April 17, 2025 |
| Publication Date | July 31, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 13 Issue: 3 |