基于循环移位和混沌系统的图像加密算法

针对目前混沌系统加密算法中明文相关性差和信息熵低的问题,提出一种基于循环移位和混沌系统的灰度图像加密算法.根据明文图像的统计特征,计算需要循环移位的位数;对灰度图像每一个灰度值进行左循环移位得到移位图像;根据初始条件和参数迭代生成3个不同的Logistic混沌序列;根据生成的混沌序列对移位图像进行加密生成加密图像.基于此,对图像直方图、密钥空间、相关性及信息熵进行测试和分析.理论分析及仿真结果表明该算法加密效率高,抗攻击能力较强,安全性好.     

基于交替迭代混沌系统的图像加密算法

基于logistic映射和时空混沌系统,设计了一个密钥长度为256bit的图像分组密码算法,将256bit的明文图像分组加密为等长的密文图像.该算法引入的辅助密钥和设计的迭代次数敏感地依赖于明文分组和密钥,交替迭代混沌系统及Arnold映射实现了像素值的扰乱和位置置乱.计算机仿真和密码分析表明,该算法具有对明文和密钥敏感、密钥空间大和可扩展性强等特点,具有良好的加密效果和较强的抗攻击性能,适用于安全通信领域.     

基于二维广义Logistic映射和反馈输出的图像加密算法

提出一个利用广义Logistic映射构造的二维非线性混沌映射,采用相图、分岔图分析方法,研究该混沌映射的非线性动态特性;利用该二维混沌方程生成混沌序列,将混沌序列进行优化改进,生成密钥序列;采用输出反馈的加密方式,改变图像的像素,达到加密的目的。实验仿真结果表明:该加密算法对明文和密文都非常敏感,混沌序列的选择极其敏感地依赖于明文,有效地提高了抵御选择明文攻击的能力;密文图像信息熵为7.974 3,接近理想值8.000 0,因而加密图像像素具有类随机均匀分布特性;加密图像和明文图像之间的相关性非常小,相邻像素具有零相关特性,而且密钥空间达到299 bit,加密方法大大改变了明文图像的像素,使得密文能够抵御统计攻击;本算法有很高的安全性,具有良好的加密效果。     

基于两种独立混沌函数的图像加密算法

为了使图像加密算法中的并行计算能有效地提高加密算法的置乱和扩散功能,利用2种独立混沌函数对系统初始化,使用了置乱和扩散原则来处理任何熵结构的图像数据,提出的算法适合2个方面的并行计算.同时计算2种独立的混沌函数,而不需要等待另外一个函数;通过整数算法可以将算法中一些等式转换成另外一种形式.加密图像表明,这些操作能有效扩散加密图像中像素对应的明文图像中单像素值的无穷小变化.与其他算法相比,复杂度中的密钥空间、安全性和加密速度分析验证了提出的算法所需操作更少.统计分析、密钥敏感度和密钥空间分析、明文图像敏感度分析和速度测试表明,提出的算法拥有更高的安全性和有效性.     

像素位置与比特双重置乱的混沌图像加密算法

分析当前流行的一类基于混沌序列置乱像素位置和像素值加密的混沌算法的安全性的不足,提出了一种抗选择明(密)文攻击的图像加密新算法。采用Kent混沌系统,根据明文像素值的特征和输入的密钥共同产生混沌系统的参数和预迭代次数,首先用混沌序列实现图像像素位置的全局置乱;其次,用另一个混沌序列实现对图像像素值中0、1比特位置乱。混沌序列的产生都与图像本身的内容自适应。仿真实验结果表明,该算法既克服了以往算法不能抵抗选择明(密)文攻击的缺陷,又具有良好的图像加密性能。     

像素位置与比特双重置乱的混沌图像加密算法简

分析当前流行的一类基于混沌序列置乱像素位置和像素值加密的混沌算法的安全性的不足,提出了一种抗选择明（密）文攻击的图像加密新算法。采用Kent混沌系统,根据明文像素值的特征和输入的密钥共同产生混沌系统的参数和预迭代次数,首先用混沌序列实现图像像素位置的全局置乱;其次,用另一个混沌序列实现对图像像素值中0、1比特位置乱。混沌序列的产生都与图像本身的内容自适应。仿真实验结果表明,该算法既克服了以往算法不能抵抗选择明（密）文攻击的缺陷,又具有良好的图像加密性能。     

基于复合混沌及LSB的图像加密和隐藏技术

给出了一个基于复合混沌及LSB的图像加密和隐藏技术的方法,该方法首先利用Logistic映射和Tent映射进行复合产生混沌映射,用明文彩色图像的灰度信息来控制复合混沌的参数,产生的混沌序列对彩色图像进行加密,然后把加密图像用LSB算法嵌入到二个或多个载波图像中进行传输;实验和仿真结果表明：该方法具有隐藏效果好、密钥敏感性强、鲁棒性高等特点.     

基于超混沌与圆锥曲线的混合加密算法

为解决数据安全问题,通过对超混沌加密与圆锥曲线加密算法进行研究,设计了一种基于超混沌与圆锥曲线的混合加密算法。首先运用两个超混沌系统产生一个无关联性的超混沌序列,然后将明文与超混沌序列执行异或操作实现首次加密,再将加密后的密文作为圆锥曲线加密的明文进行二次加密。通过实验对比分析可知,一方面该算法具有密钥空间大、密文统计特性良好、密钥敏感性高的优点;另一方面经过双重加密后的明文与密文之间没有直接联系,无法通过选择特殊的明文、密文对的办法破解密钥序列,且算法中的非线性运算,能抵御选择明文攻击,可见提高了算法安全性。     

基于SHA-3与DNA编码混沌系统的输电线路图像加密算法研究

针对输电线路巡检中无人机采集的图像数据存在的安全与加密效率问题,文中提出一种SHA-3算法与DNA编码混沌系统相结合的图像加密算法。首先,为加强密钥对图像明文的敏感性,利用SHA-3算法生成巡检图片的哈希值作为超混沌系统的初始值密钥;然后,根据对角线提取规则将图片进行像素块置乱,并使用超混沌系统生成的混沌序列映射DNA编码规则,对置乱完毕的巡检图片进行DNA编码、运算与解码,实现巡检图像的加密与解密;最后,为验证文中方法的有效性以及优越性,以某国网公司实际巡检图像数据为基础,设置密钥空间、密钥敏感性、直方图、信息熵、加密时效等实验对算法进行测试分析,结果表明该算法相较传统算法安全性更高的同时,具有较好的实时性,可胜任实际巡检中的图像加密任务,为输电线路巡检图像加密任务提供了新的思路和技术方法。     

基于超混沌系统和离散分数随机变换的图像加密算法

本文结合超混沌系统和离散分数随机变换,提出一种图像加密新方案,并给出实现该算法的光学装置原理图。在加密过程中,利用超混沌系统产生的混沌序列来构造离散分数随机变换(DFRT)的随机矩阵,再将DFRT的阶数和超混沌系统的初始值作为图像加密算法的主密钥,与单纯的离散分数随机变换的图像加密算法相比,在不增加计算负担的情况下,本算法的明文与密文之间具有更高的复杂性,并加大了密钥空间,提高了密钥敏感性。该系统是一个非线性的密码系统,消除了传统加密系统中因为线性过程而存在的不安全因素,提高了加密系统的抗统计攻击和噪声攻击的能力。     

基于分数阶混沌系统和RNA编码的立体图像加密算法

针对使用日益广泛的立体图像,提出了一种基于分数阶超混沌系统和动态核糖核酸(RNA)编码的立体图像加密算法。在混沌序列生成阶段,使用SHA-256散列函数构造初始密钥,将密钥输入分数阶超混沌系统产生混沌序列。在图像加密阶段,首先使用混沌序列构造动态S盒,之后分别对明文图像进行行列循环移位置乱,对置乱后的图像进行动态RNA编码,生成密码子序列,然后使用构造的S盒对RNA序列进行翻译,最后使用混沌序列对翻译后的图像进行行列异或扩散操作,最终得到加密图像。在实验仿真部分分别对密文图像进行了直方图分析,相邻像素相关性分析,信息熵分析,密钥敏感性分析和明文敏感性分析,分析结果表明该算法具有很好的安全性,同时SHA-256散列函数的使用保证了"一次一密"的加密效果,可以有效保护图像信息的安全。     

基于改进Lorenz混沌系统的图像加密新算法

为了提高图像加密算法的加密安全性和抗攻击能力,提出一种基于改进Lorenz混沌系统的图像加密新算法。首先,将Lorenz系统中的1个非线性项用指数函数项与单变量2次平方项的和替代;然后,分析该改进Lorenz系统的动力学特性,证实其混沌特性;最后,利用该混沌映射生成分别用于置乱加密和替代加密的2组密钥序列,进行图像的加密和解密操作:在置乱加密阶段,将图像像素灰度进行升序排列,并与置乱加密密钥序列结合实现像素位置置乱;在替代加密阶段,采用密文反馈的加密方式修改像素灰度。研究结果表明:该算法能有效抵御选择明文攻击,密文图像像素具有类随机均匀分布特性,且相邻像素具有零相关特性,拥有192 bit的密钥空间且对密钥非常敏感。     

基于序列密码的图像加密算法

结合序列密码和混沌映射的优点,提出了一种灰度图像的加密算法.该算法首先将图像矩阵化,然后通过线性移位寄存器生成周期序列,通过序列的性质选出序列中的一段并且根据序列段生成密钥矩阵,因为密钥是通过序列流产生的,所以和明文流与密文流无关,能够有效地抵御选择明文攻击;已知明文攻击等攻击手段.然后通过Hill密码加密原理使用密钥流对图像矩阵进行加密,对加密后的矩阵进行置乱迭代后生成密文图像.经过理论分析和实验验证,该算法具有敏感性高,抗差分攻击能力强,信息熵高等优点.     

基于最佳谱间预测与SPIHT的高光谱图像混沌压缩加密

针对高光谱图像传输安全性问题,提出一种将最佳谱间预测、SPIHT编码和混沌映射相结合的高光谱图像压缩加密算法.该算法采用最佳谱间预测与SPIHT的编码算法对高光谱图像进行压缩.压缩过程中,首先由Tent映射置乱初始化LIP,然后利用Lorenz三维混沌映射产生混沌值生成比特序列,编码过程中实时加密对图像重构起重要作用的数据,在压缩过程中实现图像加密.仿真结果表明：该算法密钥空间大,对密钥和明文敏感,同时能有效提高图像存储和传输效率.     

基于分数阶超混沌的新图像加密算法

分数阶混沌系统具有复杂的动力学特性,因此在图像加密中具有更高的安全性.首先,利用离散logistic混沌系统对彩色数字图像的三基色平面进行置乱.然后,利用分数阶CYQY超混沌系统对置乱图像的三基色通道进行逐像素替换.为提高明文对密文的敏感性,通过明文图像产生的小数对作为密钥的阶次、参数和系统初始值等进行扰动,理论分析和对彩色Baboon图像的仿真实验均表明,该算法加密效果好且能有效抵抗各种攻击.     

对一种五维混沌图像加密算法的破译与改进

根据选择明文攻击原理,对一种基于五维混沌系统的图像加密算法进行了分析,结果表明该算法不能抵抗选择明文攻击,进而提出了一种基于五维混沌系统的图像加密改进算法,并对改进算法进行了安全性分析和实验测试.理论分析及实验结果表明,改进算法不仅克服了原算法不能抵御选择明文攻击的缺陷,且在相邻像素相关性、信息熵和密钥空间等方面具有更好的密码学特性.     

交替分段相互置乱的双混沌序列图像加密算法

基于混沌的图像加密方法在安全性、适应性上具有优势.文中在对原有的混沌图像加密算法安全性分析的基础上,提出了一种基于Logistic和Chebyshev双混沌映射的数字灰度图像加密算法.借助基于明文产生的辅助密钥、初始密钥以及由双混沌系统产生交替分段相互置乱的密码序列是本算法的核心.计算机仿真及统计特性、安全性分析表明,该加密算法具有良好的加密效果和较高的安全性能,密钥空间达到255×10120.     

坐标逻辑异或滤波器融合密钥图的多图像一次填充无损加密算法

为了使图像加密系统能够利用一个密钥可同时对多个图像完成一次填充加密,提出了坐标逻辑异或滤波器(CLFXOR-coordinate logic filter-XOR)耦合密钥图的多图像一次填充无损加密算法;并构建了"初步加密—密文分块—密文滤波"的新机制。引入图像检索规则,并联合与明文图像相同尺寸的密钥图,完成一次填充加密。将CLF-XOR引入到图像中,过滤明文像素坐标,得到了密钥图;并设计压缩XML密钥生成器,得到XML密钥;耦合元胞自动机的时空直方图,构造人工图像,得到图像描述符;并定义了密钥图与明文的融合规则,获取密文;将密文分块,再次利用CLF-XOR过滤每个密文块,产生最终密文。实验结果显示该算法具有优异的加密质量,计算效率高;可对多个明文同步完成一次填充加密;并具有很强的抗明文-密文攻击性能。     

基于可变参数的混沌动力系统的序列密码体系

首先研究了一个混沌动力系统的统计性质,然后研究了将该动力系统进行平移变换后得到的一类新的混沌动力系统的统计性质,得到这两类动力系统具有相同的不变测度和均值,关于Lebesgue测度都是遍历的结论.还进一步给出了经平移变换后所得到的新的动力系统的相关函数的计算公式.最后利用带有平移参数的混沌动力系统给出序列密码加密与解密的算法,并进一步对算法进行了仿真实验和安全性分析,结果表明该算法加密效果良好,密钥、明文与密文之间关系均十分敏感,而且密文和明文的相关度也很小,具有很大的密钥空间和均匀分布的密文,可以有效地抵御统计分析,防止密文对密钥和明文信息的泄露,使系统具有很高的安全性.     

基于标准映射和分数阶Lorenz混沌系统的图像加密新算法

提出一种基于标准映射和分数阶Lorenz混沌系统的图像加密新算法.标准映射的混沌特性分析表明其具有良好的遍历性,分数阶Lorenz混沌系统的复杂度分析显示分数阶混沌系统比整数阶混沌系统具有更复杂的空间结构和更优的混沌特性.图像加密算法采用置乱-扩散机制,置乱阶段采用由标准映射产生的随机序列对明文图像的像素位置进行置乱,在扩散阶段则采用整数阶和分数阶混沌系统相结合的方式对置乱后的图像进行扩散.关于本文所提出算法的安全性能分析包括密钥空间分析、密钥敏感分析、统计分析和差分攻击分析等分别被提出.所有的实验分析均表明提出算法具有非常强的鲁棒性,具有密钥空间大、密钥极端地依赖于明文、可以抵抗已知\选择明文攻击和选择密文攻击等,从而该算法具有较高的安全性和良好的应用前景.