نوقشت رسالة الماجستير للباحثة زينب كريم ابراهيم في كلية الهندسة جامعة البصرة بعنوان تصميم وتنفيذ تشفير الصور متعدد المستويات بأستخدام FPGA وتتضمن 

نظرًا للزيادة السريعة في مشاركة البيانات عبر شبكات التواصل، وانعدام أمن الشبكات وتعرضها للاختراق، تم تطوير المزيد من الخوارزميات لحماية البيانات. تُستخدم البيانات المرئية، مثل الصور، على نطاق واسع في العديد من المجالات المهمة والحساسة، مما يزيد الحاجة إلى نظام تشفير سريع وآمن لحماية الصور. يُعدّ استخدام نظرية الفوضى في التشفير منطقيًا من حيث متانة الأمان نظرًا لخصائصها، مثل الحساسية للشروط الأولية ومعلمات التحكم. هذه الخصائص هي بالضبط المتطلبات التي يحتاجها نظام التشفير. سيضيف تطبيق نظام تشفير قائم على الفوضى فعليًا على جهاز قابلة للبرمجة خاصية السرعة بالإضافة إلى متانة الأمان.
تقدم هذه الأطروحة عرضًا منهجيًا وتدريجيًا لتطبيق نظام تشفير مادي، باستخدام Artix A7 Field Programmable Gate Array (FPGA). وبالانتقال إلى تصميم أكثر تطورًا، تم تقييم البنية النهائية المقترحة بدقة، وأظهرت أداءً متفوقًا من حيث سرعة المعالجة ومتانة الأمان. صُممت جميع أنظمة التشفير المادية المقترحة باستخدام أداة Xilinx System Generator (XSG)لتسهيل تصميم ومحاكاة وتنفيذ أي نظام وتوفير الوقت والجهد.
أول نظام تشفير مادي مقترح هو نظام تشفير أحادي المستوى، يعتمد على التبديل فقط، ويعتمد على خرائط الفوضى. صُممت ثلاثة أنظمة ونفذت وقُيّمت بناءً على خرائط الفوضى لـ Henon، وDuffing، وArnold’s Cat. يُظهر نظام التشفير القائم على Henon سرعة عالية مقارنةً ببرنامجه المناظر تتراوح بين 132 و3 للصور الرمادية، وبين 185 و5.8 للصور الملونة، ولكنه يستهلك موارد عالية من لوحة Artix A7 FPGA. يُظهر نظام التشفير الثاني القائم على Duffing سرعة أقل، تتراوح بين 94 و4 للصور الرمادية، وبين 181 و11 للصور الملونة مع استخدام منخفض للموارد. يُظهر نظام التشفير الثالث القائم على Arnold’s Catتوازنًا بين استخدام الموارد والتسريع.
كان نظام التشفير المادي المقترح الثاني هو نظام تشفير ثنائي المستوى يعتمد على الانتشار والاستبدال. في التصميم المقترح الأول، كان الانتشار قائمًا على Duffing، مع استبدال قائم على Henon. أظهر هذا التصميم تحسنًا طفيفًا في متانة الأمان مقارنةً بنظام تشفير أحادي المستوى. ولإضافة المزيد من التعقيد إلى نظام التشفير ثنائي المستوى، تم دمج ثلاث خرائط فوضوية لمستوى الاستبدال. وقد أضاف هذا التعديل قوة إلى نظام التشفير، اعتمادًا على قيم CCA التي انخفضت من 0.0517 إلى 0.0039 للصور الرمادية بحجم 128×128، بينما تحسنت قيمة NPCR من 99.6995% إلى 99.7855% لنفس حجم ونوع الصورة. فيما يتعلق بأداء الأجهزة، يحقق النظام ثنائي المستوى المُحسّن عوامل تسريع تتراوح بين 109.5 و5 للصور الرمادية من 128×128 إلى 1024×1024، و206.9 و7.5 للصور الملونة.
أما نظام التشفير المادي الثالث المقترح فهو نظام تشفير متعدد المستويات. يتكون التصميم المقترح الأول من مستوى تبديل قائم على خريطة Arnold’s Cat، ومستوى استبدال قائم على خرائط فوضوية Henon Tent وLogistic، يليه مستوى استبدال آخر قائم على Linear Feedback Shift Register (LFSR) وقد حقق هذا التصميم متانة أمان عالية، تتمثل في انخفاض الارتباط بين وحدات البكسل المتجاورة، والذي يتراوح بين 0.0001 و0.0003 للصور الرمادية المشفرة، وبين 0.0001 و0.00043 لصور الملونة المشفرة، ولكنه أيضًا حقق استهلاكًا كبيرًا للموارد. 
كان التصميم المقترح النهائي نظام تشفير متعدد الجولات. من خلال تكرار النظام ثنائي المستوى لعددد محدد من الجولات، كانت النتائج عبارة عن أمان عالي مع استخدام كافٍ للموارد، مع نطاقات تسريع عالية من 118.7 إلى 6 للصور الرمادية من 128 × 128 إلى 1024 × 1024، ومن 277 إلى 12 للصور الملونة من 128 × 128 إلى 1024 × 1024، على التوالي.