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．     

基于超混沌和扩展Cat映射的实时视频流加密算法

由于超混沌系统具有随机性好、可确定再生且密钥空间较大的特性，提出了一种基于四维连续超混沌系统和扩展Cat映射的实时视频流加密算法。由于流密码加密可增加密码的复杂度，而块密码加密可帮助流密码抵挡已知明文攻击，从而大大提高了密码的抗攻击性。因此，提出将流密码和块密码相结合实现视频流的实时加密，克服了现有的多数基于混沌系统的视频加密算法不能抵抗已知明文攻击和密钥空间小的缺点。该算法流密码采用四维连续超混沌方程进行加密，可同时生成4个混沌序列，     

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.     

一种新的数字混沌密码序列及其性能分析

为产生数字混沌密码序列,提出了一种新的数字混沌密码序列的设计与生成方法,基于连续混沌系统的直接离散量化和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)技术,密钥参数为初始条件和混沌系统的参数值,其密钥空间大,既可同时产生多路密码序列,又可产生大量不同密钥的密码.基于FPGA产生的混沌密码序列尤其能够有效避免模拟电路所带来的参数失配问题.该混沌密码序列发生器通过了基本的美国国家标准技术研究院(national institute of standard and technology,NIST)测试,可应用于基于软硬件的扩频通信和信息加密.     

基于超混沌和扩展Cat映射的实时视频流加密算法

为提高密码的抗攻击性,利用超混沌系统随机性好、可确定再生,且密钥空间较大的特性,提出了一种基于四维连续超混沌系统和扩展Cat映射的实时视频流加密算法。该算法将流密码和块密码相结合,实现视频流的实时加密,克服了现有的多数基于混沌系统的视频加密算法不能抵抗已知明文攻击和密钥空间小的缺点。流密码采用四维连续超混沌方程进行加密,可同时生成4个混沌序列,既提高了加密速度,又增加了密码的复杂度。块密码应用扩展的Cat映射,通过将信息置乱进行加密,Cat映射对初值和参数敏感,置乱效果好,且是双射函数,适合于信息的加密。实验结果表明,该算法安全性高,密钥空间大,能抵抗统计分析、差分攻击,密钥敏感性高,加密速度快,可达到3 Mb it/s,满足实时处理的要求。同时,该算法与视频压缩算法相独立,实现简单。     

针对FPGA实现的AES密码芯片的相关性电磁分析攻击

通过研究相关性电磁分析(CEMA)攻击方法, 构建电磁泄漏信息采集和数据处理平台, 对基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的AES-128密码算法进行近场相关性电磁分析攻击。攻击结果表明, 该平台能够获取密码芯片工作时的电磁泄漏信息,并通过分析获取AES第10轮加密的全部16个字节密钥。经过优化数据处理, 相关性电磁分析攻击的效率得到很大提高, 攻击所需的数据组数大大下降。     

基于多维动态S盒和LFSR的分组密码算法

提出一种基于多维动态S盒混淆替换和n级联动线性反馈移位寄存器(LFSR)的分组密码算法.首先,通过矩阵变换初步将明文扰乱,进而进行多维动态S盒混淆替换,以此增强密文的非线性安全度;然后,通过列混淆函数进行组字节位循环移位,增强密文的扩散性;最后,使用n级联动线性反馈移位寄存器组生成动态密钥,增强每一轮迭代时的密钥随机性,使算法具有密码分组链接模式.性能分析结果表明:相对于AES算法和DES算法,本算法在增强安全性的同时对算法加解密速度影响较小.相关系数检验和差分分析实验进一步证明了算法可有效抵抗线性密码分析攻击和差分分析攻击等目前主流的密码算法攻击手段.     

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。     

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。     

混沌系统和移位寄存器相融合的图像安全分析算法

为了提高图像的安全性,针对传统图像分析算法存在抵抗攻击能力弱、密钥空间小等缺陷,提出一种混沌系统和移位寄存器相融合的图像安全分析算法.首先对图像安全进行分析,找到单移位寄存器和混沌系统存在的局限性;然后采用移位寄存器产生的序列确定混沌系统的初始值,通过不断迭代产生新的伪随机序列,并采用伪随机序列作为密钥流对图像进行加密操作;最后通过图像加密效果进行仿真验证和安全性分析.结果表明,该算法提高了图像加密系统的工作效率,可抵抗各种攻击,获得了较理想的图像加密效果,可以保证图像在网络上的安全传输.     

A Chaotic Block Encryption Scheme Based on the Piecewise Nonlinear Map

0 IntroductionIn recent years ,the application research of information se-curity using chaos theory has become an area of active re-search due to good properties of chaotic signals and many re-search results are obtained[1-6]. Kocarevet al[6]proposed ablock encryptionalgorithmbased onchaotic Logistic map,anddiscussed the relationship between cryptography and chaostheory,and si milarities of their crucial concepts such as mix-ing property and sensitivityto changesininitial conditions andparamet…     

主密钥弹性泄漏的IBE*

最近几年,各种各样的边信道攻击导致密码系统的秘密信息不同程度泄漏,为此密码学研究者掀起了抗泄漏的密码方案的研究热潮。本文构造出了一个可以抵抗主密钥泄漏的基于身份加密方案(IBE)。文中给出了方案的正确性证明,基于决策双线性Diffie-Hellman假设（DBDH）证明了方案的安全性,用信息论熵的理论给出了抗泄漏的性能分析,主密钥的相对泄漏率几乎可以达到1。     

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.     

基于超混沌系统的多图加密算法

针对现存混沌图像加密算法中,存在系统安全性不高、无法抵御明文攻击、加密图像相互独立、效率低等问题,提出了一种基于超混沌系统的多图加密算法。利用超混沌系统产生性能优良的混沌伪随机序列,并将多幅大小相同的图像拼合为一幅图像,之后采取一系列新颖的加密操作完成图像加密过程。此算法引入明文干扰项,采用比特级别的行列置乱、DNA随机编码、DNA的快速置乱与扩散操作,解密时可以自动检索干扰项,不仅使算法摆脱了一次一密(one-time pad,OTP)模式,而且使得混沌随机序列可以安全重复地使用。仿真结果表明,算法可以大幅度减少混沌序列的迭代次数,同时也保证了图像之间的高度关联,能够掩盖明文的比特信息分布,具有较高的明文敏感性,满足图像加密的基本要求。     

一种新的多涡卷混沌模型在图像加密中的应用

提出了一种能产生多涡卷的5阶超混沌系统,分析了该系统的平衡点、耗散性、Lyapunov指数等基本动力学特性.应用该混沌系统产生的伪随机序列构建随机矩阵和扩散矩阵,并对图像像素进行置乱和扩散,得到加密图像.在MATLAB平台进行了密钥空间分析、密钥敏感性分析、相关性分析、信息熵分析和抗剪切分析等.实验结果表明：本算法能够有效地抵御攻击,具有良好的加密效果.     

基于超混沌系统和离散分数随机变换的图像加密算法

本文结合超混沌系统和离散分数随机变换,提出一种图像加密新方案,并给出实现该算法的光学装置原理图。在加密过程中,利用超混沌系统产生的混沌序列来构造离散分数随机变换(DFRT)的随机矩阵,再将DFRT的阶数和超混沌系统的初始值作为图像加密算法的主密钥,与单纯的离散分数随机变换的图像加密算法相比,在不增加计算负担的情况下,本算法的明文与密文之间具有更高的复杂性,并加大了密钥空间,提高了密钥敏感性。该系统是一个非线性的密码系统,消除了传统加密系统中因为线性过程而存在的不安全因素,提高了加密系统的抗统计攻击和噪声攻击的能力。     

基于超混沌AES图像加密算法

为提高图像加密算法的安全性能, 提出了一种改进的AES（Advanced Encryption Standard）超混沌加密算法。该算法根据超混沌系统产生的混沌序列进行排列组成S盒, 对明文图像做像素值替换;利用加入外部密钥的混沌序列分别对图像像素点进行行、 列位置置乱, 并对加密算法的安全性能进行了深入分析。仿真实验结果表明, 该算法具有更高的系统安全性, 不仅具有较大的密钥空间和较高的密钥敏感性, 而且能有效抵抗统计攻击和差分攻击等。