La creciente demanda de comunicaciones multimedia en tiempo real ha impulsado la necesidad de esquemas de cifrado altamente seguros y eficientes computacionalmente. En este trabajo, presentamos un sistema de cifrado basado en el caos que proporciona niveles notables de seguridad y rendimiento. Aprovecha los beneficios de aplicar mapas caóticos de evaluación rápida, junto con un enfoque de Tabla de Búsqueda Bidimensional (2D-LUT) y perturbaciones periódicas simples pero potentes. La base de nuestro sistema de cifrado es un Generador de Números Pseudoaleatorios (PRNG) que consiste en un grafo aleatorio completamente conectado con vértices que representan mapas caóticos que poblacionan el 2D-LUT. En cada iteración del sistema, se selecciona aleatoriamente uno de los mapas caóticos en el grafo y las trayectorias correspondientes desde el 2D-LUT utilizando un juego de selección giratoria emulado. Este enfoque agrava la complejidad en caso de un ataque, ya que las trayectorias pueden provenir de los mismos mapas o mapas totalmente diferentes en un orden de tiempo no secuencial. Adicionalmente realizamos dos niveles de perturbación, a nivel de mapa y trayectoria. La primera perturbación (nivel de mapa) produce nuevas trayectorias que se recuperan del 2D-LUT en un orden no secuencial y con diferentes condiciones iniciales. La segunda perturbación aplica un esquema de cruce para combinar un par de trayectorias recuperadas del 2D-LUT y utilizadas en el proceso de cifrado, brindando niveles más altos de seguridad. Como proceso final en nuestra metodología, implementamos un sencillo esquema de integridad de datos basado en paquetes que detecta con alta probabilidad si la información recibida ha sido modificada (por ejemplo, por un ataque de hombre en el medio). Nuestros resultados muestran que nuestro esquema de cifrado propuesto es robusto frente a ataques comunes de criptoanálisis, proporcionando altos niveles de seguridad y confidencialidad mientras soporta altas velocidades de procesamiento del orden de gigabits por segundo. Hasta donde sabemos, nuestra implementación de cifrado caótico es la más rápida reportada en la literatura.