一种基于猫映射和伯努利移位映射的图像加密算法

本文提出了一种基于混沌映射的图像加密算法,采用置乱-扩散的机制对图像进行加密.在置乱阶段,先将大小为M×N的8比特灰度图像拉伸为大小M×2N的4比特灰度图像,然后将4比特灰度图像中k×k的小块作为一个单元,利用混沌伪随机序列进行置乱.为了达到更好的加密效果,笔者对置乱后的图像进行了两轮扩散.对该加密算法进行了安全性能分析,包括直方图分析,相邻像素相关性分析,信息熵分析,密钥敏感性分析,密钥空间分析以及差分攻击分析等.数值实验表明该算法是一种有效的图像加密算法,在图像信息安全方面具有一定的应用价值.     

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.     

基于自适应与全局置乱的图像加密新算法

针对现有的基于比特位层面的图像加密算法中,比特位置乱过程中存在的局限性和局部性问题,提出了一种比特位全局置乱的加密算法,即在置乱过程中,位平面的重组及之后的置乱操作均随机进行,整个置乱过程不只局限在某些位平面之内进行,由此达到全局置乱的效果.该加密算法运用了混沌映射系统,可以同时实现像素的置乱和扩散操作;另外,为了增加对明文的敏感性和有效抵抗攻击,加入了位平面的自适应过程,该过程利用图像不同位平面数据之间的异或运算来进一步修改图像数据.经实验表明:该加密算法对明文和密钥非常敏感,可有效抵抗选择明文攻击,且密文图像像素分布均匀,具有良好的图像加密效果.     

一个基于混沌和DNA编码的新型图像加密算法

论文提出一个基于混沌和DNA编码的新型图像加密算法,旨在将图像加密领域中具有巨大发展前景的两种加密技术-混沌系统和DNA编码进行结合,从而提出一个更为安全有效的加密算法.算法采用预处理-比特层面扩散-置乱-DNA编码及多轮扩散的加密结构.在预处理阶段-对明文图像进行位平面分解及合并;第一轮扩散阶段-利用论文提出的改进Logistic映射产生混沌序列对预处理后的图像进行双向扩散;置乱阶段-通过置乱序列充分改变图像像素点位置;第二轮扩散阶段-首先利用超混沌chen系统产生的随机序列对图像进行DNA编码及相关代数运算,再通过多轮双向扩散进一步提高算法安全性.最后进行安全性能分析,结果表明算法可有效抵抗暴力攻击、统计分析攻击、差分攻击等多项攻击,具有很好的安全性和有效性.     

一种图像加密算法的密码分析及其改进

本文通过对Eslamin和Bakhshandeh所提出的一种改进的基于全局置乱的图像加密算法进行密码分析,发现了该算法不能抵御选择明文攻击.通过选择明文攻击,动态加密选择明文图像,可以将明文图像的像素灰度值逐一恢复,最终得到完整的明文图像信息,成功破译了该算法.针对原加密算法的安全缺陷,笔者对该算法进行了改进.一个改进是设计置换过程的密钥流与明文图像内容相关,克服了原加密算法置换过程与明文图像无关的缺陷,从而可以抵御选择明文攻击、已知明文攻击.另一个改进是在扩散过程采用另一个斜帐篷映射生成密钥流,扩大了加密算法的密钥空间,使得加密算法更加安全.本文还对改进的加密算法的安全性进行了详细的实验分析,包括密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计分析、信息熵分析、差分攻击分析等.数值实验结果表明,本文提出的改进的图像加密算法比原加密算法更加安全有效.     

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.     

基于密钥流缓冲区和DNA动态编码的图像加密算法

数字图像的安全性传输是研究热点问题．针对现有基于DNA序列的图像加密算法中密钥对明文敏感性不足的问题,提出了一种基于密钥流缓冲区和DNA动态编码的图像加密算法．首先,利用混沌系统产生伪随机序列对明文图像实现全局置乱;然后,通过PWLCM混沌系统初始化密钥流缓冲区,根据明文像素值选择密钥,对置乱图像进行DNA动态编码;最后,对编码后的密文序列再进行一轮扩散操作．仿真结果表明,该算法在置乱度、密钥空间、抵御差分攻击和统计攻击等方面均具有良好的效果．     

对PFTL图像加密算法的分析

对PFTL图像加密算法的安全性进行了分析,发现其存在信息泄漏规律,并基于此给出了攻击算法.利用图像像素置乱密钥与像素灰度值扩散密钥无关这个弱点进行了分割攻击,在已知明文图像的条件下,给出了在不同迭代圈数下的攻击算法,并对攻击算法的有效性进行了分析.由于原文中对算法的描述存在错误,因此本文给出了正确的灰度值扩散算法及密钥参数,以及通过试验得出了正确的密钥空间,分析结果表明算法的安全性远远低于设计目标.     

混淆和扩散相结合的图像混沌加密方法

为了提高算法抵御统计分析和差分攻击的能力,提出一种改进的基于混沌的图像加密算法。首先将原图像做分块处理;然后采用基于位运算的像素混淆算法对图像块进行处理,使每个分块图像内的所有像素充分扩散到其他各个图像块中,有效地削弱了图像相邻像素相关性。最后采用像素扩散操作能有效提高算法抵御已知明文攻击的能力。实验结果表明,该算法不仅密钥敏感性强,而且比均匀置乱和二维混沌加密算法具有更强的抵御差分攻击的能力。     

彩色图像隐私部分自动标定及加密

为了进一步研究图像隐私加密保护,该文构建了一种安全可靠有效的基于人脸检测改进的彩色图像隐私部分自动标定及加密算法。利用先进的人脸检测模型初步检测图像中的人脸隐私信息;合并扩展图像隐私区域;基于logistic-sine-cosine映射设计置乱扩散算法来加密图像隐私部分。该文提出的自动检测、合并标定图像隐私区域的算法能够有效覆盖并加密保护图像隐私信息。加密算法的密钥空间大,密钥灵敏性高,能够抵抗相关性分析、直方图分析、信息熵等统计分析及差分攻击等,具有良好的混淆和扩散性。     

基于假分数阶激光混沌的数字图像加密研究

为提高信息加密的安全性,设计了一种基于假分数阶激光混沌系统的加密算法,密钥空间由系统的初始状态变量、参数和分数阶次构成,且把所有明文像素值代入密钥,从而提高算法的抗破解能力.数值模拟中对Lena灰度图和Couple彩色图等数字图像进行加密.理论分析和数值仿真表明,该算法的加密空间大,可以有效抵抗密文攻击、差分攻击、选择明文攻击和统计攻击,在多媒体数据的安全通信中具有发展潜力.     

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.     

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.     

基于混沌序列的位图像加密研究

针对低维混沌序列加密数字图像保密性较差的问题,提出了一种复合混沌序列和基于混沌序列的位图像加密算法.通过Logistic映射的动力学分析,对混沌序列生成方法进行3点改进,将改进后序列和Henon序列作为子序列生成复合混沌序列.由于复合序列掩盖了混沌子序列的分布特性,因此增强了序列的保密性.加密算法综合应用置乱、置换两种加密技术在空域和小波域做两次加密,理论分析和试验结果表明,加密图像不仅完全依赖于密钥,而且可以抵制常用攻击算法.     

基于TD-ERCS混沌系统的图像加密方案

利用二维的TD-ERCS离散混沌序列生成密钥矩阵,并采用扩展后的希尔密码体制对像素进行改变,分别对灰度图像和彩色图像进行加密算法的Matlab仿真实验.图像加密后的灰度直方图和像素相关性分析表明,加密后的暗文扰乱性好,相关性低,说明该加密方案具有较好的加密效果和较高的安全性.     

A Way to Improve the Key Recovery Accuracy Based on Dynamic Programming

Key-recovery technology is often used by an adversary to attempt to recover the cryptographic key of an encryption scheme. The most obvious key-recovery attack is the exhaustive key-search attack. But modern ciphers often have a key space of size 2¹²⁸ or greater, making such attacks infeasible with current technology. Cache-based side channel attack is another way to get the cryptographic key of an encryption scheme, but there are random noises in side channel attack. In order to reduce random errors, it is advisable to repeat the key recovery process many times. This paper is focused on the way to improve the key recovery accuracy by dealing with the key sequences obtained from the repeated Cache-based side channel attacks. To get the real key, private key bits from side channel attack are collected firstly. And then the key sequences are aligned using sequence alignment algorithms based on dynamic programming. The provided method of key recovery is universal, which is not limited to any cryptographic algorithm. The experiment shows that the proposed method has a good performance and a high availability when the error rate of the collected key bit is within a reasonable range.     

基于CNN超混沌的视频加密新算法

针对视频数据实时性高,数据量大等特点,提出了一种基于细胞神经网络的视频加密新算法.该算法以五维CNN作为密钥源,根据明文视频帧的尺寸和明文视频帧本身来选择加密密钥,依据扩散思想,对视频进行加密处理.该算法加/解密速度快,可对任何格式的视频数据实现保密通信,具备通用性,且密钥敏感性和明文敏感性强,密钥空间大,可有效抵抗穷举攻击、统计分析攻击、已知明文攻击、选择明文攻击和密文攻击,安全性更高,具有一定的实用价值.     

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.     

基于广义Henon映射以及CNN超混沌系统图像加密方案

基于广义五阶Henon映射以及五阶细胞神经网络系统所产生的超混沌现象,设计了图像加密方案.首先利用五阶Henon映射产生超混沌序列X,将其作为细胞神经网络系统的初始条件,再产生另一超混沌序列Y,随机序列Y和原始图像经过变换生成密文图像.在此基础上进行了模拟仿真实验,并对图像密文熵、相关性和直方图以及密钥空间和敏感性等统计特性进行分析,结果表明:该算法图像加密抗攻击性强,安全性好,适于在网络中传播.