基于黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法

当前图像加密算法的每一轮像素位置置乱过程都是相同的,且扩散操作是有序的,降低了算法的动态性与随机程度,使得算法安全性不佳.为了解决这一问题,本文提出了黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法.首先,引入黄金分割序列与Lucas序列,基于2D Arnold映射变换思想,设计了动态置乱机制,根据不同的迭代次数,动态改变其置乱变换核,使得每一次像素置乱操作都是不同的,有效提高明文像素置乱度;联合Cosine映射、sine映射与Logistic映射,设计复合串联混沌映射,利用置乱密文的像素总量来生成复合映射的初始条件,输出伪随机序列,并构造量化函数,对其进行量化,获取一组密钥流;最后,对置乱图像像素进行分组,并结合密钥流,设计两个加密引擎函数,通过构造像素加密模型,分别对图像第一个像素、中间像素以及最后一个像素进行异扩散,完成图像的加密.实验结果表明,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与用户响应,具备更强的抗明文与抗噪声攻击能力.     

基于量子Logistic映射的小波域图像加密算法

为增强图像加密算法的安全性和高效性,基于量子Logistic混沌映射和二维离散小波变换,提出了一种结合置乱与扩散的自适应图像加密算法.首先,对图像进行离散小波分解,利用量子Logistic映射产生的随机序列对分解得到的低频子带系数进行排序,对改变后的小波系数分布结构做小波反变换,得到置乱图像;然后,提取新的混沌序列,逐一替换置乱图像的像素,与此同时扰动量子混沌系统完成像素的自适应替换,从而达到更好的扩散效果.实验结果与性能分析表明,该图像加密算法具有密钥空间大、安全性高和运算速度快等特点,并且加密图像灰度值的分布具有类随机的行为.     

基于图像相关性的混沌图像加密算法

利用图像相邻像素间的相关性,提出了一种将4个相邻的像素点"分而治之"的方法,对传统混沌加密框架中的置乱过程进行改进.首先对相邻的像素点进行分离,对分离后的4组像素点使用4组不同参数的"猫映射"进行置乱,最后再进行组合和扩散操作.模拟结果表明,该算法在保证加密算法安全性的前提下,减少了加密算法中置乱操作的次数,从而有效地...     

基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。     

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.     

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.     

基于混沌映射的图像置乱加密算法

提出了一种基于混沌映射的图像置乱加密算法,映射置乱了像素的位置,过程是可逆的,可用于加密图像.设计了密钥产生的方法,分析了图像加密算法的安全性问题.结果表明,该映射可加密压缩文件甚至任意长度的数据集.     

像素交叉移位变换耦合动态和谐搜索优化机制的图像加密算法

提出一种像素交叉移位变换耦合动态和谐搜索优化机制的图像加密算法.首先,引入锯齿填充曲线,对明文进行扫描,形成一维像素序列;基于明文像素位置,定义像素交叉移位变换模型,耦合均布Logistic映射输出的密钥,对明文完成高效置乱.然后,定义新的和谐更新模型,以密文信息熵值与相关性为目标函数,改进动态和谐搜索机制,构建像素扩散函数,彻底改变置乱图像的像素值.最后,引入HASH检测函数,赋予算法认证功能.结果表明:与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的加密安全性和通用性.     

基于复合混沌与Rijndael的图像加密算法

提出了将Logistic映射、Henon映射和Rijndael加密算法相结合的数字图像加密算法.该方法先经Logistic混沌和Henon进行像素乱序和灰度置乱,然后用 Rijndael加密算法进行像素加密形成密文图像.理论分析和仿真实验表明该算法加密效果良好、密钥空间足够大,加密后的图像抗攻击性得到进一步地提高,有很...     

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.     

基于动态S盒机制及其分块优化的块加密实时更新算法研究

为了确定图像块加密算法中的S盒所能加密的最大分块数量;并能保证每个S盒在整个加密期间都可实时更新,提出了动态S盒和密文反馈机制。引入单一性距离,优化了每个S盒所能加密的最大分块数量。利用不同的S盒加密不同的分块,根据动态S盒机制形成S盒集合,用该集合根据左循环移位置乱图像分块;再用不同的S盒根据替代-移位操作加密置乱分块。设计的密文反馈机制改变混沌映射迭代次数,增强每个S盒与明文图像之间的关系,确保本文算法可实时更新。MATLAB仿真结果表明:动态S盒的非线性很高;且与其他算法相比,算法可实时更新,其安全性最高,密钥空间大,抗攻击能力强。     

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。     

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.     

基于置乱、混淆与掩蔽规则融合3D混沌映射的图像加密算法研究

针对当前的3D混沌映射加密算法存在安全性不高,加密速度慢、密钥空间小以及不具备抗多种攻击能力等不足,设计了三个规则:置乱规则、混淆规则与掩蔽规则,提出了一种基于置乱、混淆与掩蔽三规则融合3D混沌映射的图像加密算法来解决上述问题。首先对初始图像的字节进行预置乱处理,得到位图图像;随后将其分成若干个小块,在置乱规则下迭代3D混沌映射得到一个二维数组,利用该数组选择像素块进行像素位置置乱操作;在混淆规则下迭代3D混沌映射得到一维伪随机数组,利用该数组对置乱后的像素块进行混淆操作;在掩蔽规则下再次迭代3D混沌映射得到三元序列,利用该序列对扩散后的像素块进行掩蔽处理。在MATLAB仿真软件中验证本文算法,结果显示该算法高度安全,密钥空间巨大,运行速度快。     

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.     

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.