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.     

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。     

对“基于改进广义cat映射的彩色卫星图像加密算法”的安全性分析

对一种基于改进广义cat映射的彩色卫星图像加密算法进行安全性分析,并提出相应的选择明文/密文攻击和已知明文攻击方法.该算法改造了一般广义cat映射,通过增加一个非线性项使得一般广义cat映射具有更好的混沌特性;并利用改进广义cat映射进行图像置乱,然后用复合混沌映射对置乱后的图像进行扩散运算,实现图像加密.经过理论分析发现该算法存在两方面不足.一方面是扩散过程过于简单,采用简单的整幅图像的异或运算;另一方面是采用改进广义cat的置乱过程与明文无关.这两方面的不足,使得算法很容易受到破译.理论和仿真实验均表明该算法无法抵抗选择明文/密文攻击和已知明文攻击.     

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.     

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.     

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.     

基于位平面置乱和灰度值双向扩散的图像加密算法

提出一种基于位平面置乱和灰度值扩散的图像加密算法.对灰度图像高四位比特位平面分别用不同参数的Arnold映射进行置乱,低四位的比特位平面则保持不变.利用分段线性混沌映射产生伪随机的灰度值序列对置乱后的图像进行一个双向灰度值的扩散.通过高四位比特位平面的置乱和灰度值的双向扩散,使密文图像和明文图像的各种统计特性有了显著的差别,取得很好的加密效果.论文对加密算法的安全性进行了详细的分析,包括密钥敏感性分析、密钥空间分析、统计分析、差分攻击分析,信息熵分析等.数值实验结果表明,本文的图像加密算法具有密钥空间大、密钥敏感性强、可以抵抗统计分析攻击、蛮力攻击、差分攻击等优良特性.     

基于分块信息熵方差的图像置乱程度评估

将信息熵与图像的分块处理思想相结合,提出了一种基于分块信息熵方差的图像置乱程度评估方法.在详细阐述评估方法基本原理的基础上,通过仿真实验对同一图像基于Arnold变换的像素位置置乱、基于Logistic混沌映射的像素灰度值置乱及二者级联的像素位置与灰度值均置乱的3种图像置乱方式下的置乱程度进行评估和分析,并验证了所提方法的正确性与有效性.应用该方法进一步对多幅不同图像在同一加密算法下的密文图像的置乱程度进行评估,结果表明所提出的方法具有与原图像无关的特点,可以用于加密算法的安全性评估.文中方法原理简单,实现容易,且无需原图像参与,具有较好的实用性.     

组合混沌系统的图像加密算法

为有效保证图像的安全性,针对目前图像加密算法存在的不足,设计一种基于组合混沌系统的图像加密算法.先采用Logistic混沌系统对原始明文图像进行置乱处理,实现图像的像素位置置乱,并对置乱处理后的图像进行分块处理;再采用Henon混沌系统对分块处理后的图像像素进行加密操作,实现对像素值的置乱.用仿真实验对图像加密性能进行测试的结果表明,用该算法加密后,相邻像素相关性较小,具有可靠的传输安全性,实现了图像信息的加密,并增加了密钥空间,提高了图像的各种抗攻击能力.     

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.     

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.     

基于置乱扩散同步实现的图像加密算法

基于数字图像加密设计的两个基本原则是置乱和扩散,一般的算法针对于图像分别单独进行置乱和扩散,而本文提出一种两者相结合同步实现加密的算法.先利用一维Ulam-von Neuman映射来控制二维Logistic映射产生两个混沌序列;再将产生的序列作用于原图像,对图像按照某种扫描方式,在每一个像素点上,每完成一次置乱,紧接着进行一次扩散,直到整个图像加密完成.仿真实验表明,与单独置乱扩散的图像加密算法比较,该算法有很大的密钥空间、很高的安全性、很快的加密速度和很强的鲁棒性.     

一种基于双混沌序列的数字图像加密算法

提出了一种结合正弦混沌映射和Logistic映射的双混沌序列的图像加密算法。该算法首先利用正弦迭代产生混沌序列,对图像进行置乱,然后利用Logistic产生加密矩阵对图像进行异或操作。对算法的安全性和加密性能进行了分析。仿真实验结果表明:该加密算法的时间开销很小、密钥空间足以抵抗强力攻击、密文对初始密钥的微小变化有很强的敏感性,可应用于实时性较高的场合。     

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。     

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.     

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.     

—种基于Baker映射与时空混沌的图像加密算法

分析了Baker映射在图像加密中的局限性,在此基础上提出改进措施,即基于比特位的图像分块与置乱方法.将此改进方法与时空混沌相结合,提出了一种新的图像加密算法.在该算法中,时空混沌的状态值用于确定图像的分块规则和改变明文比特的值.利用密文反馈模型,确定时空混沌的迭代次数,动态生成时空混沌的状态序列,并通过时空混沌系统的迭代,扩大密文反馈的影响.因此,算法具有很好的混淆与扩散特性.仿真实验和对比分析均验证了该算法具有良好的安全性和应用前景.     

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.