一种多级变参数混沌系统的图像加密研究

针对一维离散单混沌系统在计算机有限精度下存在的退化问题,提出了一种在生成混沌信号的过程中参数随机变化的混沌伪随机序列产生方法,基于该方法构建的混沌系统较单混沌系统具有伪随机序列周期大,密钥数量多,密钥空间大等优势,所产生的密码具有更高的安全性能。而且基于该伪随机序列产生方法,还提出了一种新的图像加密算法。仿真分析证明,该图像加密算法原理简单、安全性高、便于软硬件实现。     

基于新的变参数混沌系统的图像加密

针对一维离散单混沌系统在计算机有限精度下存在的退化问题,提出了一种在生成混沌信号的过程中参数随机变化的混沌伪随机序列产生方法,基于该方法构建的混沌系统较单混沌系统具有伪随机序列周期大、密钥数量多、密钥空间大等优势,所产生的密码具有更高的安全性能。基于该方法,还提出了一种新的图像加密算法。仿真分析证明,该图像加密算法原理简单,安全性高,便于软硬件实现。     

基于扰动法的抗退化数字混沌系统研究

研究数字混沌系统的退化问题对混沌密码学的发展有重要意义，扰动法能有效改善数字混沌系统的退化行为。首次提出对一维Chebyshev混沌系统的全部扰动对象进行扰动的方法，使Chebyshev映射表达式的每一个部分都被扰动源所影响，从而达到抗退化的目的。还对改进方案生成混沌序列的性能进行了对比与分析，结果表明，上述方案在低有限精度情况下不仅大大延长了数字Chebyshev混沌系统周期，使系统的动力学性能得到提高，扩展了密钥空间，可用于混沌密码算法的设计中。     

混沌退化及其在加密过程中的影响

由于混沌系统对初始条件和混沌参数非常敏感以及生成的混沌序列具有非周期性和伪随机性的特性,近年来在信息加密领域得到了较多的应用。但是大多数都是采用单混沌系统,具有不可避免的混沌退化特性,导致存在一些潜在的动力学系统攻击方法。该文针对一维线性映射的退化分析提出了信息量对混沌退化的预测效果。设计了一种基于两个参数随机变换的混沌系统的伪随机序列发生器,生成一个随机性好,长周期的密钥序列并给出了统计特性分析的严格的理论证明。用此序列进行图像加解密实验,结果分析表明提出的算法能够得到令人满意的加密效果。     

参数扰动下的混沌的图像加密方案

针对计算机有限数字精度的限制导致混沌序列将退化为周期序列的缺陷,提出一种参数扰动下混沌的图像加密方案。首先,对已有的一个离散混沌系统进行了改进,得到了一个新的混沌系统。其次,将已有混沌系统的状态变量作为参数扰动,来扰动新构造的混沌系统以生成参数扰动下的混沌系统。在加密方案中,利用密文反馈的方式来控制迭代次数,动态产生密钥流。实验结果和安全性分析表明,该算法具有对密钥敏感、密钥空间大、密文图像统计特性良好、密文对明文敏感、能抵抗选择明(密)文的攻击等优点。     

混沌流密码研究

在数字化混沌系统和基于混沌同步的保密通信系统的研究中存在一些亟待解决的重要问题:数字化混沌的特性退化,混沌时间序列分析对混沌系统安全性的威胁等,已严重影响着混沌流密码系统的实用化进程。为此,提出了通过变换的误差补偿方法克服数字混沌的特性退化问题;构建混沌编码模型完成对混沌序列的编码、采样,由此得到满足均匀、独立分布的驱动序列;引入非线性变换,以抵抗对混沌流密码系统安全性的威胁。     

一种混沌流密码算法设计与实现

提出了一种基于Logistic混沌映射的流密码算法,该算法利用混沌本身所具有的随机特性,提出了一种新的对混沌系统扰动的方法。通过编码算法以及在混沌随机序列数字化的基础上引入一种新的非线性变换算法,以抵抗对混沌流密码系统的各种攻击。经统计测试和相关分析,密钥序列具有较高的线性复杂度和良好的密码学特性。整个加密系统的周期性大、灵活性好,加密模型还可以推广到其他混沌系统。     

一种基于Hénon映射和Feistel结构的分组密码算法研究

混沌序列具有对初值和系统参数敏感等特点,因此非常适合应用于信息加密.本文在详细分析Hénon映射的混沌和密码学特性的基础上,提出一种基于Feistel结构和Hénon映射混沌分组密码算法,该算法最大的优点加密的轮次和子密钥的构造是基于混沌系统动态更新的,通过子密钥的动态生成,密码系统的随机性、复杂性得到了极大的提高.同时理论和实验表明,该算法具有较高的安全性,能够抵抗差分和线性密码分析.     

基于四维混沌系统可变步长生成二值序列的方法及其加密应用

提出一种基于四维混沌映射产生混沌二值序列的改进算法.在此基础上,针对能体现混沌序列的几个重要特性进行分析、实验,得出此改进后的混沌序列具有较好的自/互相关特性、初值敏感性、频数检验和序列检验的特性.最后把本文方法产生的混沌伪随机二值序列用于图像加密,再将加密图像与目标图像进行线性融合得到最终的图像.仿真及分析结果表明该算法密钥空间大,具有较强的隐藏效果和较好的统计特性,较强的抗干扰能力和较高的执行效率,加密效果对密钥敏感.     

一种基于Henon映射和Feistel结构的分组密码算法研究

混沌序列具有对初值和系统参数敏感等特点,因此非常适合应用于信息加密。本文在详细分析Henon映射的混沌和密码学特性的基础上,提出一种基于Feistel结构和Henon映射混沌分组密码算法,该算法最大的优点加密的轮次和子密钥的构造是基于混沌系统动态更新的,通过子密钥的动态生成,密码系统的随机性、复杂性得到了极大的提高。同时理论和实验表明,该算法具有较高的安全性,能够抵抗差分和线性密码分析。     

整合ChaCha20哈希运算的分块扩散自适应图像加密算法

目的 针对数字图像网络传输安全性和混沌加密算法自适应差的问题,提出一种基于ChaCha20哈希运算的分块扩散自适应图像加密算法(BDCH)。方法 BDCH算法首先通过分段线性混沌映射(PWLCM)产生的混沌序列填充明文图像,使其成为方形图像;其次,利用初始输入密钥及明文图像总和,通过ChaCha20哈希运算生成8×8的初始哈希矩阵,并与PWLCM混沌映射生成的伪随机序列作用,联合产生哈希密钥矩阵,PWLCM的迭代初值选取为初始密钥矩阵均值、初始密钥及明文图像归一化均值;然后,利用Arnold和PWLCM映射同步置乱扩散整幅图像,并分成互不重叠的8×8大小图像块;最后,采用哈希密钥矩阵对图像块进行两轮扩散,完成图像加密。结果 灰度及彩色图像的计算机仿真与性能分析表明,BDCH算法的信息熵、峰值性噪比、密钥敏感性指标优于其他加密算法,并且解决了直接使用初始哈希矩阵会产生的弱密钥问题,密钥空间大。结论 结合同步置乱扩散和哈希密钥矩阵非线性分块扩散的BDCH算法可有效抵抗各种攻击,安全性高、自适应性强,适合各种类型的灰度及彩色图像加密,潜在应用价值大。     

Rssler三维混沌系统在图像加密中的应用

基于Rssler系统的三维混沌序列设计了一种既改变像素位置又改变像素灰度值的图像加密方法。使用Rssler三维混沌序列中的任意两维混沌序列控制像素的旋转与置换,剩下的一维序列变换像素的灰度。并且在Rssler混沌加密密钥的基础上,增加了置乱密钥,提升了密钥空间,方便了密钥管理。对比Chebyshev映射实现的空域复合加密方法,仿真实验表明该加密方案加密时间短、效率高、安全性好且易于实现。     

基于TD-ERCS混沌序列的数字图像置乱方法

TD-ERCS是专门为混沌加密理论而设计的混沌系统,不存在由短周期引发的弱密钥,具有良好的安全特质·置乱是大数据量级的数字图像保护措施之一.算法利用TD-ERCS离散混沌序列生成地址索引表针对像素地址进行单向置乱,由序列产生密钥对图像的直流分量进行数学变换.空域与频域相结合增强系统复杂度和安全性,同时避免了一密多用和多密钥的传输,增强了系统的强度.     

A new image encryption scheme based on cyclic elliptic curve and chaotic system

Recently, several cryptosystems based on chaos have been proposed. Nevertheless, most of them hinder the system performance, security, and suffer from the small key space problem. This paper introduces an efficient symmetric encryption scheme for secure digital images based on a cyclic elliptic curve and chaotic system that can overcome these disadvantages. The cipher encrypts 256-bit of plainimage to 256-bit of cipherimage within eight 32-bit registers. The scheme generates pseudorandom bit sequences for round keys based on a piecewise nonlinear chaotic map. Then, the generated sequences are mixed with the key sequences derived from the cyclic elliptic curve points. Results of statistical and differential analysis demonstrate that the proposed algorithm has adequate security for the confidentiality of digital images. Furthermore, it has key sensitivity together with a large key space and the encryption is fast compared to other competitive algorithms.     

基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密算法

为了实现对彩色图像信息的有效保护,提出一种像素置乱及密文交错扩散技术相结合的加密算法。首先对3个分数阶混沌系统产生的混沌序列进行优化改进,得到两组不同的性能优良的混沌密钥序列,并将RGB彩色图像转换为由基色分量组成的灰度图像;然后,利用一组改进的混沌密钥序列对该灰度图像的像素位置进行置乱;最后,利用另一组改进的混沌密钥序列对置乱图像进行2轮基色分量之间的密文交错扩散操作,得到加密图像。仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,高度的密钥敏感性,较好的像素分布特性,且在抵抗唯密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。     

二维反三角超混沌系统及其在图像加密上的应用

为了进一步提高混沌系统的混沌特性，为图像加密算法提供更可靠的混沌系统，增强图像加密算法的安全性，提出了一种基于二维反三角超混沌系统的新型图像加密算法。首先，在一维三角混沌函数的基础上构建了一个二维反三角超混沌系统，通过分岔图和Lyapunov指数等仿真实验，验证了该系统具有更广的混沌区间和更强随机性的迭代序列，遍历性更加优秀；然后，基于此混沌系统，采用"置乱-扩散"策略，根据不同密钥生成的不同超混沌序列，对图像矩阵进行无重复置乱和循环移位扩散，循环三次得到密文，完成加密过程；最后，对图像加密方案进行了直方图分析、密钥空间分析、相邻像素相关性分析、明文敏感性分析和信息熵分析等性能测试。其中密文图像的相关指标参数像素变化率（NPCR）和统一平均变化强度（UACI）的测试值非常接近于它们的理想期望值，信息熵的测试结果约为7.997，也非常接近于理想期望值8。实验结果表明，此图像加密系统具有更可靠的安全性，抵抗攻击能力强，在图像安全领域具有较好的应用前景。     

A novel image cipher based on mixed transformed logistic maps

In this paper, a novel secure cryptosystem is proposed for direct encryption of color images, based on transformed logistic maps. The proposed cipher provides good confusion and diffusion properties that ensures extremely high security due to the mixing of colors pixels. The encryption scheme makes use of six odd secret keys and chaotic keys for each operation. The operations include initial permutation of all pixels with six odd keys, nonlinear diffusion using first chaotic key, xoring the second chaotic key with resultant values and zig-zag diffusion with third chaotic key. The proposed scheme supports key sizes ranging from 192 to 400 bits. The security and performance of the proposed image encryption technique have been analysed thoroughly using statistical analysis, key sensitivity analysis, differential analysis, key space analysis, entropy analysis and performance analysis. Results of the various types of analyses are showing that the proposed image encryption technique is more secure and fast and hence suitable for the real-time applications.     

基于混沌系统的独立密钥DES数字图像加密算法*

将图像数据矩阵视为普通数据流,利用混沌动力学的特性生成定长的混沌二值序列作为密钥对该数据流进行加密,提出了基于混沌系统的独立密钥DES数字图像加密算法。该算法安全性高,实验结果令人满意。     

基于交叉混沌映射的小波域图像加密算法*

随着网络安全的地位不断增强,图像加密也日益引起人们的关注。本文针对这一现象设计了一种新的图像加密算法。该算法先将图像进行小波变换,再利用交叉混沌映射产生的混沌序列分别对低频和高频系数进行分块置乱;小波逆变换后,再用一组新的混沌序列对置乱后的图像进行扩散。实验证明,该算法密钥空间大,密钥敏感性强,能有效地抵抗暴力攻击、统计攻击和差分攻击。     

超混沌系统和AES结合的图像加密算法

针对传统AES（高级加密标准）加密算法存在密钥空间小、固定不变等缺点,提出了一个新的超混沌系统和AES结合的图像加密算法。该算法首先利用超混沌Qi系统产生超混沌序列,截取混沌序列作为AES加密算法的目标密钥,且截取过程中引入了明文图像像素的平均值作为参数,以适应明文图像的变化。然后,将目标密钥代入AES加密算法进行两轮循环加密,且每轮加密过程中的S盒和轮密钥由混沌序列产生,增强了密钥的随机性。仿真实验结果表明,该算法能够很好地结合两者的优点,达到很好的加密效果。