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Hopfield网络的彩色图像混沌加密算法

一般混沌图像加密, 都是对图像的整体像素置乱处理, 其抵抗明文攻击能力较差。为此, 提出基于离散Hopfield神经网络的彩色图象混沌加密算法。该算法采用自治三维混沌系统对彩色图像单像素比特位进行加密操作, 通过利用三维混沌序列的其中一维置乱图像R\,G\,B分量的像素位置, 用另外两维序列设置置乱每个像素比特位的权值和阈值, 从而改变彩色图像各分量像素的位置和像素值, 达到有效加密的效果。理论分析和实验结果表明, 该单像素加密算法可有效抵抗差分攻击, 使反馈密文提高了像素置乱效果, 并具有良好的加密效果和保密性。     

基于Logistic映射的多重图像加密技术

利用Logistic混沌序列的随机性、对初始条件敏感及迭代不重复的特性,对数字图像进行空域像素值扰乱和小波变换域系数位置置乱实现图像的多重加密。首先利用产生的混沌序列进行图像像素值的扰乱,然后利用扩散变换对像素值进一步扰乱,最后再产生一组混沌序列对小波系数进行位置置乱,并对置乱后的小波系数重构得到加密图像。实验证明:文中算法扰乱了图像的直方图分布,使得加密图像能够抵抗明文统计的攻击,且密钥空间大,具有很好的加密效果。     

基于四维混沌系统的数字图像加密

提出基于四维混沌系统的数字图像加密算法.利用四维混沌系统产生的伪随机序列,对数字图像像素值的二进制分块进行空间位置置乱.实验结果表明,该算法密钥空间大,具有好的置乱度,加密效果好,安全性高,可以有效防止统计攻击,并具有抗剪切、加噪等攻击的能力.     

基于超混沌系统伪随机序列的图像加密算法

基于超混沌系统产生的伪随机序列,提出了一种高效的图像加密算法.算法由置乱和扩散2个部分组成.首先,置乱过程利用超混沌系统产生的子序列排序实现图像逐行、逐列置乱;然后,利用2种新的扩散函数实现图像的2轮扩散加密.由于加密密钥序列与被处理图像相关,因此该算法能抵抗选择明文和已知明文攻击.实验结果和安全性分析表明该方案不仅能取得好的加密效果,而且具有快速的加密解密性能.     

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TD-ERCS混沌系统的多级图像加密

提出了一种基于TD-ERCS混沌系统的多级混沌图像加密方案：利用TD-ERCS混沌系统生成多组离散混沌序列,选择一组生成地址索引表对像素地址进行全局置乱;以一定方式反复从余下几组混沌序列中选择一组,取其一个字节与置乱后图像进行像素灰度值加密操作直至所有像素点均被加密为止.实验结果表明,该方案较好地掩盖了加密前后图像之间的关系,对一些分析、攻击方法具有较高的安全性.     

基于二维混沌系统的数字图像加密算法

提出一个新的二维离散混沌系统,用来产生两对不同的具有很好伪随机性的混沌序列,利用混沌序列优良的伪随机性对一个与加密图像同样大小的魔方矩阵进行置乱,用置乱后的魔方矩阵对原图进行置乱,再用另一个混沌序列对其灰度值进行扩散,从而将明文图像充分地置乱并改变其统计特性.计算模拟试验的结果证实了该加密方法具有较好的加密性能和抗攻击的鲁棒性.     

一种新的图像加密算法

图像的纯位置置乱惟一对应一个置换群元素和排列，基于此给出了一种基于混沌序列和全排列的图像置乱加密算法．首先，定义了置换群元素新的表示符号，用N进制计数法建立起了置换群元素与整数的一一对应；然后利用混沌序列随机选择置换元素对像素的位平面、图像的四叉树结构置乱．试验证实了该算法的有效性，并得到了较好的加密效果．     

基于混沌系统的RGB彩色图像三重置乱算法

针对传统混沌加密系统密钥空间小,序列复杂度不足以及加密系统单一的问题,提出一种新的基于混沌系统的彩色图像三重置乱加密算法。利用Logistic混沌序列对彩色图像各个像素点的三原色(red green blue,RGB)顺序进行置乱,应用Rabinovich超混沌系统产生的四维混沌序列中的一组序列对图像的像素点位置进行分块置乱,使用余下的3组序列分通道对图像离散小波变换后的低频系数进行置乱与扩散。该算法充分利用混沌序列特征,将传统混沌置乱加密方法改进,使彩色图像像素点在RGB 3个通道内进行置乱,并将扩散过程与离散小波变换紧密结合。通过实验仿真,对该算法的密钥空间、敏感度、抗统计攻击能力和抗差分攻击能力进行分析,结果表明,该算法能够安全有效地加密图像,保护图像信息安全。     

基于混沌理论的自适应参数图像加密算法

针对数字图像加密特点,提出一种基于混沌理论的自适应参数图像加密算法,将明文图像安全哈希算法(SHA-1)摘要协同用户密钥进行计算,将计算所得的参数作为自适应参数,输入混沌系统产生混沌序列对图像进行置乱和像素扩散,从而使不同的加密图像和加密参数对应不同的加密过程。实验结果表明,该算法密钥敏感度高,能够抵抗选择明文等攻击,具有较好加密性能。     

基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法

提出一种基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法.首先,将彩色明文图像转换为由各基色分量组成的灰度图像,并将其划分成若干块;然后,利用Logistic映射产生的一组随机整数,对该灰度图像进行分块置乱,得到置乱后的彩色图像;最后,将置乱图像的每个基色分量均分成两个子块,并利用优化改进后的分数阶混沌序列,以并行方式对子块进行两轮像素值的改变及扩散操作,从而得到最终的加密图像.理论分析和实验结果表明,该算法具有加密速度快、安全性高、加解密效果好等优点,并能抵抗差分攻击、统计攻击和选择密文攻击等.     

复合混沌二级置乱图像加密算法研究

针对单一混沌映射所存在的稳定窗问题以及图像置乱加密计算量大的缺点,文章提出了一种基于复合 Chebyshev和Logistic映射的混沌二级置乱图像加密算法.算法根据密钥控制复合混沌序列的初始参数,并利用一级置乱产生的混沌序列作为二级置乱加密的初始值生成混沌二维矩阵,进而对图像进行位置和灰度的二级置乱加密.实验结果表明,该算法能有效改善单一混沌序列的稳定窗问题,具有良好的加密效果且计算量小,速度快,适用于实时加密.     

改进的置乱扩散同步实现的图像加密算法

为改善图像加密算法对初始密钥的依赖性,提高算法的抗穷举攻击、抗统计分析攻击和抗差分攻击等性能,提出了一种改进的置乱扩散同步实现的图像加密算法,用于加密矩形灰度图像.先按照某种扫描模式重排图像像素,然后选用成对的Logistic映射产生的混沌序列作用于明文图像;最后,采用基于Chebyshev-Logistic混沌序列控制的一种明密文双向结合的扩散方式,对置乱后的图像进行扩散.为评价该算法的性能,做了密钥空间分析,统计直方图分析,相邻像素相关性分析,信息熵测试,以及扩散性测试等大量的仿真实验.仿真实验表明,该算法扩展了密钥空间,对密钥初始值有超强的依赖性,提高了密文图像的抗穷举攻击、统计分析攻击和差分攻击的能力.     

基于位平面与混沌系统的图像置乱方法

图像置乱作为信息加密重要手段之一随着网络技术的飞速发展得到广泛重视．混沌系统由于其伪随机性、非周期性和对参数及初值的敏感性而广泛应用于图像置乱,为增强图像性能,本文提出一种将位平面分解与混沌系统相结合的图像置乱方法．该方法将图像的各个位平面分别与混沌映射产生的混沌序列进行置乱,利用位平面提供的组合多样性组合得到加密图像．实验表明,该方法能得到良好的置乱效果和较强的抗攻击性能．另外,本文算法还具有密钥量大和算法扩展性好的优点．     

基于位平面与混沌系统的图像置乱方法

图像置乱作为信息加密重要手段之一随着网络技术的飞速发展得到广泛重视．混沌系统由于其伪随机性、非周期性和对参数及初值的敏感性而广泛应用于图像置乱,为增强图像性能,本文提出一种将位平面分解与混沌系统相结合的图像置乱方法．该方法将图像的各个位平面分别与混沌映射产生的混沌序列进行置乱,利用位平面提供的组合多样性组合得到加密图像．实验表明,该方法能得到良好的置乱效果和较强的抗攻击性能．另外,本文算法还具有密钥量大和算法扩展性好的优点．     

基于混沌离散序列的图像加密算法研究

针对传统加密算法密钥空间小、加密结构简单等不足,提出了一种能极大扩充加密密钥的双重图像加密算法.在发送端,通过连续混沌系统产生图像位置映射矩阵对图像像素位置进行置乱,再通过将图像像素值信息加入离散混沌系统进行扰乱.加密的图像通过以太网进行传输,并在接收端进行像素值同步解密和位置复原.该方法同时利用混沌系统的初值敏感性和混沌系统的同步性对图像进行双重加密.构造的双重混沌图像加密系统结构复杂不易破解且具有极大的密钥空间.实验表明,基于Liu混沌系统与离散混沌同步系统的双重图像加密能够抵挡图像统计攻击与无穷举攻击,并能够在Windows系统上进行实现.     

基于三维Baker映射与复合混沌序列的图像加密算法

研究了一种基于三维Baker映射与复合混沌序列的图像加密新算法,该算法选用三种混沌序列,即一维无限折叠映射、二维Henon映射和一维Logistic映射对原图像进行位置置乱与像素值扩散处理.在置乱过程中运用一个判决条件来决定两种置乱方法的使用顺序,比使用同一个混沌系统多次置乱更加理想.仿真实验表明,算法具有较强的加密效果和安全性.     

基于共存吸引子的图像加密算法

为了探究自激吸引子和隐藏吸引子共存系统的动力学特性,分析了其相图、分岔图、Lyapunov指数谱与谱熵复杂度.研究发现,该系统具有较大的复杂度值且其混沌状态分布在较大的参数范围内,说明由该系统迭代产生的混沌序列具有强的随机性,进而更适合应用于图像加密中.为此,设计了一种基于共存吸引子的图像加密算法.采用改进的Zigzag算法置乱明文图像的像素点位置,然后利用混沌系统迭代产生的混沌序列,通过加取模运算对置乱后图像的像素值进行扩散处理,得到加密图像.通过密钥空间、密钥敏感性、直方图、相邻像素间相关性、信息熵以及差分攻击等分析了加密算法的安全性能.实验结果表明,所设计的加密算法不仅能够有效地加密图像而且具有较高的安全性能.     

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.