Chin-Feng Lin, Ching-Lung Hsieh, Shun-Hsyung Chang, Ivan A. Parinov, Sergey Shevtsov · Sensors · 2026

Modified Chaotic Hénon Map-Based Text Information Encryption and Hiding Mechanism Using Bottlenose Dolphin Vocalizations

Resumo em português

À medida que os recursos oceânicos são cada vez mais explorados e utilizados, a comunicação acústica subaquática biónica encoberta (CUAC) torna-se cada vez mais importante para aplicações militares e de telemetria subaquática. O objetivo principal deste estudo foi desenvolver um mecanismo altamente seguro e indetectável de criptografia de informação textual (TI) para realizar CUAC usando vocalizações reais de golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus) (BDVs). Para isso, um esquema de criptografia caótica, a tecnologia de espectro espalhado (SS) e um mapa caótico de Hénon modificado (MCHM) foram integrados em um mecanismo de criptografia e ocultação (EH) de TI. Quatro BDVs e quatro TIs de teste foram usados para demonstrar o desempenho do mecanismo MCHM baseado em TI EH (MCHMTIEHM). Os resultados da simulação mostram que o MCHMTIEHM produz resultados mais precisos de desocultação e descriptografia. Quando os parâmetros corretos de criptografia e descriptografia foram usados, o TI de teste foi completamente recuperado e pôde ser reconhecido por humanos. Quando os parâmetros de criptografia e descriptografia do MCHM, S P x e n I, não foram idênticos, testes envolvendo TI01, TI02, TI03 e TI04 demonstraram desempenho correto na desocultação e descriptografia com erros; em particular, o TI de teste apresentou resultados superiores de desocultação correta e descriptografia com erros, sendo irrecuperável e não reconhecível pelo olho humano. Os coeficientes de correlação de amplitude modificada (ACC) e a intensidade média unificada modificada de alteração da amplitude (UACI) foram usados para avaliar o desempenho da ocultação da criptografia de TI baseada em MCHM usando BDVs. Os resultados da simulação mostram que a média do ACC modificado e a média do UACI foram 0,99995924 e 3,84 × 10⁻⁶, respectivamente. O desempenho foi avaliado quanto à média do número de variações nas taxas de bits SS (NCSSBRs), número médio de variações nas taxas de bits (NCBRs) e número médio de variações nas taxas de caracteres (NCCRs) para desocultação correta e criptografia correta/equivocada de TI. A média de NCSSBRs, NCBRs e NCCRs foi 0% em cenários de desocultação e descriptografia correta, enquanto foram 49,29%, 47,65% e 98,10%, respectivamente, em cenários de desocultação correta e descriptografia com erros. Em suma, o MCHMTIEHM proposto apresenta desempenho superior na criptografia e ocultação.

Resumo original em inglês

As ocean resources are further developed and utilized, bionic covert underwater acoustic communication (CUAC) is increasingly important for military and underwater telemetry applications. The primary purpose of this study was to design a highly secure and undetectable text information (TI) encryption mechanism to realize CUAC using real bottlenose dolphin vocalizations (BDVs). For this purpose, a chaotic encryption scheme, spread spectrum (SS) technology, and a modified chaotic Hénon map (MCHM) were integrated into a TI encryption and hiding (EH) mechanism. Four BDVs and four test TIs were employed to demonstrate the performance of the proposed MCHM-based TI EH mechanism (MCHMTIEHM). The simulation results show that the MCHMTIEHM yields more accurate de-hiding and decryption results. When the correct encryption and decryption parameters were used, the test TI was completely recovered and could be recognized by humans. When the MCHM encryption and decryption parameters S P x a n d n I were not identical, tests involving TI01, TI02, TI03, and TI04 demonstrated correct de-hiding and error decryption performance; in particular, the test TI had superior correct de-hiding and error decryption results, was unrecoverable, and could not be recognized by the human eye. The modified amplitude correlation coefficient (ACC) and modified unified average amplitude change intensity (UACI) metrics were used to evaluate the hiding performance of MCHM-based encryption of TI using BDVs. The simulation results show that the average modified ACC and average UACI were 0.99995924 and 3.84 × 10 − 6 , respectively. Performance was evaluated in terms of the average number of changing SS bit rates (NCSSBRs), the average number of changing bit rates (NCBRs), and the average number of changing character rates (NCCRs) for correct de-hiding and correct/erroneous TI decryption. The average NCSSBRs, NCBRs, and NCCRs were all 0% in correct de-hiding and decryption scenarios, while they were 49.29%, 47.65%, and 98.10%, respectively. with correct de-hiding and error-decryption scenarios. In summary, the proposed MCHMTIEHM yields superior encryption and hiding performance.

Espécies citadas

• Tursiops truncatus · golfinho-nariz-de-garrafa
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Tursiops truncatus.