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。     

基于混沌映射组合的高效图像加密新算法

提出了一种结合Logistic映射和标准混沌映射的混沌图像加密算法．由Logistic映射和标准混沌映射产生的混沌序列生成中间密钥,利用像素密文输出控制后继明文的加密密钥生成,使密文对明文具有敏感性．仿真结果表明,该密码系统的时间开销很小;密钥空间足以抵抗强力攻击;密文对明文或初始密钥的任何微小变化均有强烈敏感性;密文分布均匀,相邻像素满足零相关性．故该密码系统具有高安全性．     

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。     

一种基于Kolmogorov方程与ICMIC的图像加密方案

针对图像传输的安全性问题,利用Kolmogorov方程解的Markov性以及无限折叠的迭代混沌映射(iterative chaotic map with infinite collapses, ICMIC)的混沌性,提出了一种可以抵御选择明文攻击的对称加密方案。首先通过设置Kolmogorov方程的系数矩阵与初始状态作为密钥参数产生转移概率矩阵,其次将转移概率矩阵输入ICMIC并由得到的结果确定密钥序列,最后由密钥序列与明文图像做模2加法运算生成密文图像。通过Matlab程序对加密方案进行实验仿真,密文图像信息熵为7.99以上,NPCR值超过99%,UACI值超过33%。实验结果表明该加密方案具有较高安全性,可以有效抵御统计攻击与差分攻击等。     

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.     

一种基于广义Chen''''s混沌系统的图像加密新算法

根据高雏混沌系统具有更高安全性的特点，提出一种基于三雏Chen’s混沌系统的数字图像加密新算法，通过王乱图像像素的空间位王和改变像素值来混淆密文图像和明文图像之间的关系。利用Chen’s混沌系统的二雏序列王乱图像像素的空间位王；然后，由Chen’s混沌系统输出的三雏混沌序列得到适合灰度图像或真彩色图像加密的密钥序列，利用混沌密钥序列对王乱图像进行遂像素加密。研究结果表明，该算法具有良好的像素值混淆、扩散性能和较大抵抗强力攻击的密钥空间，加密图像像素值具有类随机均匀分布特性，且相邻像素值具有零相关特性，所提出的方案具有较高安全性。     

一种基于复合混沌动力系统的序列密码算法

基于二维Logistic映射和分段线性混沌映射,提出了一种新的序列密码算法.该算法用二维Logistic映射的输出作为分段线性映射的分段参数P.再用带有参数P的分段线性混沌映射构造加密算法.对算法进行了仿真实验和安全性分析,并对由二维Logistic映射和分段线性混沌映射产生的序列的随机性、初值敏感性等性质进行了研究.安全性分析表明,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,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.     

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.     

基于多混沌和分数Fourier的光学图像加密算法

针对双随机相位编码光学图像加密系统的非线性不足和密钥空间小的问题,提出一种基于多混沌和分数Fourier变换的光学图像加密算法.首先,迭代分数阶Chen混沌系统生成三组混沌序列,分别置乱明文图像的三基色分量以减小图像像素相关性.然后,利用量子细胞神经网络超混沌系统调制随机相位模板,以其复杂的非线性动力学特征弥补双随机相位编码系统非线性不足的缺陷.其次,通过使用分数阶混沌、超混沌系统和二维分数Fourier变换使加密算法的密钥空间达到了2~(765).最后,密钥敏感性测试、相关性分析、已知明文攻击、噪声攻击和剪切攻击等实验表明本算法具有密钥敏感性强、密文图像像素相关性低和抗攻击性强的优点.     

S盒变换规则融合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法研究

由于当前的基于混沌映射的图像加密算法存在瞬态效应,且在像素扩散阶段都没有使用完整的随机密码序列,从而降低了加密系统的安全性,无法抵御各类明文与密文攻击。对此,设计了一个完整的随机密码序列和新的雅克比椭圆映射,并定义了一个S盒变换规则;构造了预混淆-混淆-扩散结构,提出了S盒变换规则耦合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法。首先利用S盒变换规则对初始图像进行预混淆;再根据Logistic混沌映射与代数变换模型所生成的外部密钥迭代雅克比椭圆混沌映射,以消除瞬态效应;改变初始外部密钥,再次迭代雅克比椭圆混沌映射,用序列修正函数对迭代得到的伪随机序列进行修正,产生的新序列在混淆机制下改变预混淆图像像素值;根据密钥流机制和新序列来设计一个完整的随机密码序列,对混淆像素进行扩散。在MATLAB仿真平台上测试结果表明:该算法高度安全,拥有很强的密钥敏感性,密钥空间巨大。     

基于多维混沌组合的图像加密算法

提出了一种基于多维混沌组合的图像加密算法.该算法引入初始置乱过程,增强了算法的安全性;并在加密过程中引入扩散机制,增强了对选择明文攻击的抵抗能力.理论分析和仿真实验表明该算法具有足够的密钥空间,可以抵御强力攻击;密文图像对初始密钥具有强敏感性;密文图像相邻像素间满足零相关性,所以该加密系统具有较高的安全性.     

基于Logistic-Sine-Cosine映射的图像加密算法

为了提高数字图像加密的速度和算法的安全性，提出了基于Fridrich框架的加密算法。通过Fisher-Yates变换置乱原始图像打破像素间的强相关性，再利用滤波器在RGB平面上进行滤波得到密文。Logistic-Sine-Cosine复合混沌系统具有良好的混沌特性，且时间复杂度低。密钥由输入参数和明文的SHA-512值共同决定，对明文高度敏感。二维滤波器扩散效果良好，其滤波器模板由明文和密钥决定并引入了伪随机像素值，在提升扩散效果的同时增强了系统抗差分攻击的能力。仿真结果表明，密文图像像素分布近似均匀、像素关联性弱、密钥空间足够大、密钥敏感性高，能够有效抵抗暴力、裁剪、差分等常见攻击，具有较高的安全性，且算法时间复杂度较低。     

基于多混沌映射的信息加密算法

为了增强混沌加密的安全性,提出一种基于多个混沌离散映射的动态加密算法.该算法使用了两个混沌级联子系统.子系统由简单混沌映射构成,其输出与明文相加取模后生成密文,而且子系统的迭代次数呈动态变化,提高了密文的不可预测性.仿真实验和安全性分析表明,该算法的密钥空间大,对明文和密钥敏感,能够有效地抵抗利用统计特性、差分特性和相空间重构进行的攻击.     

一种基于外部密钥的混沌加密方法

提出了一种基于斜帐篷映射的混沌加密方法。分析了斜帐篷映射的数学性质,该混沌系统生成的混沌序列具有良好的统计特性。该方法采用128位二进制数代替系统参数作为密钥,混沌映射所需的所有参数都由外部密钥计算产生,通过随机改变混沌的迭代次数、分段的频率以及改变混沌的初始值和参数,提高混沌序列的复杂度,增加了混沌系统的安全性。同时引入扩散机制,当明文仅出现微小的变动时,使得对应的密文与变动之前的密文完全不同,增加了密文分析的难度。仿真实验和理论分析都证明该算法具有较高的效率和安全性,能够有效抵抗统计攻击和已知明文攻击。     

改进的魔方原则耦合混沌密文矩阵的图像加密算法

为了解决当前基于混沌系统加密算法存在的密钥空间小,算法安全性不佳的难题,提出改进的魔方原则耦合混沌密文矩阵的图像加密算法.首先,迭代Logistic映射,生成混沌序列,利用改进的魔方原则,对明文图像进行置乱,扰乱像素位置;随后,利用扰乱像素矩阵,采用XOR算子,构造像素扩散模型,对置乱图像进行加密,改变像素值.仿真结果显示,与当前基于混沌系统的图像加密算法相比,提出的算法具有更大的密钥空间,鲁棒性更强.     

基于二维Logistic映射和二次剩余的图像加密算法

针对公共网络中数字图像的安全传播问题,提出了一种基于二维Logistic混沌映射和二次剩余的图像加密算法.该加密算法利用二维Logistic映射的优良随机性,对明文图像进行2次置乱,极大地改变了图像像素位置.然后把置乱图像展开成二进制序列,按照8位一组进行分块,再利用二次剩余密码体制对每个分块进行加密,有效地改变了明文图像的信息.最后,对该算法进行直方图分析、信息熵分析、密钥敏感性分析以及明文图像和密文图像的相关系数分析等仿真实验.实验表明该算法能抵抗统计攻击、信息熵攻击,是一种较安全的图像通信方式.     

基于二维Logistic映射和二次剩余的图像加密算法

针对公共网络中数字图像的安全传播问题,提出了一种基于二维Logistic混沌映射和二次剩余的图像加密算法.该加密算法利用二维Logistic映射的优良随机性,对明文图像进行2次置乱,极大地改变了图像像素位置.然后把置乱图像展开成二进制序列,按照8位一组进行分块,再利用二次剩余密码体制对每个分块进行加密,有效地改变了明文图像的信息.最后,对该算法进行直方图分析、信息熵分析、密钥敏感性分析以及明文图像和密文图像的相关系数分析等仿真实验.实验表明该算法能抵抗统计攻击、信息熵攻击,是一种较安全的图像通信方式.     

混沌相幅变换耦合像素替代的图像加密算法研究

为有效保护图像在开放的网络环境中安全传输,防止信息被窃取,设计了混沌相幅变换算子耦合像素替代的图像加密算法.首先将256 bit的外部密钥分割为8个子块,以此设计迭代函数初始参数的估算模型,从而生成两个密钥;引入离散傅里叶变换,将图像转变成相与幅度成分;基于第一个密钥,通过迭代Tent映射,生成伪随机图像的相与幅度,并构造线性叠加模型,将明文与随机图像的相与幅度叠加,借助逆离散傅里叶变换,得到置乱图像;再根据第二密钥,基于Logistic映射,设计像素替代模型,改变置乱图像的像素值,在时域与频域内同步完成加密.仿真实验结果显示该算法具有较高的安全性,能够有效抵御明文攻击,与当前单域图像加密算法相比,具有更高的加密效率.     

混沌键控视频加密方案研究

针对流式加密阻碍加密系统并行化的实现,以及混沌序列随机特性不强等问题,提出基于混沌键控的视频加密方案.该方案选用三维洛伦兹系统、四维陈系统和四维细胞神经网络系统作为备选密钥源,由明文视频帧本身来决定密钥源系统及其初始条件,并对生成的混沌序列进行优化和映射,以提高其随机序列特性.最后遵循扩散和混淆的原则,对视频信息进行加密.每一个像素的加密值均与明文视频帧、加密密钥和前两个像素的加密值相关.该加密方案可采用多通道同时对视频信息进行加解密,平衡了密钥空间和加密效率的关系,可满足视频加密的实时性要求;密钥敏感性和明文敏感性强;统计特性完全被打破;具有良好的抗噪性.可有效地抵抗密码分析攻击,安全性高,实用性强.