基于耦合混沌系统和细胞自动机的图像加密算法

提出一种基于耦合混沌系统和细胞自动机的加密方法。耦合混沌系统比单一混沌系统具有更复杂的动力学特性,可以增大密钥空间,提高加密系统的安全性;利用耦合触发细胞自动机实现明文分块的并行加密,提高加/解密速度,改进置乱效果。加密时首先经过混沌加密,然后利用混沌序列产生反转规则,由细胞自动机再次加密;解密过程正好相反。实验表明,这种混合加密方法具有更大的密钥空间和更好的置乱效果,能够有效抵抗蛮力攻击和差分分析攻击。     

基于混沌和细胞自动机的图像加密算法

为了设计加密性能好、容易实现的加密系统,充分利用混沌系统的密码学特性和细胞自动机良好的加密性能,提出了一种基于混沌系统和触发细胞自动机的图像加密算法.算法先利用混沌序列对图像进行加密处理;通过构造反转规则建立触发细胞自动机,并根据触发细胞自动机的迭代规则对图像进行二次加密.加密过程简单高效,且具有较大的密钥空间,可以保证系统的安全性.实验结果表明,该算法具有较好的加解密性能,且较小的邻域半径即可得到良好的加密效果,因此非常便于硬件实现.     

基于耦合触发细胞自动机的图像加密算法

提出了一种基于一维触发细胞自动机的图像加密技术.根据图像文件类型的特点,在加密前对图像进行了简单的预处理,将每个像素点的信息分割成两部分;相应地,密钥也被分成两部分,从而将原始图像信息分成两部分并加密.本加密系统采用的是对称耦合式的触发细胞自动机结构,一方面,加密算法和解密算法可以共享该结构,从而降低了硬件的实现代价;另一方面,基于此结构,对加密后的信息进行了密钥共享和分存,确保只有在同时获得一对密文时才能正确解密.触发细胞自动机的反转规则由子密钥流和图像信息本身共同决定,而且在细胞状态迭代的过程中能自适应地进行调整.密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,所以可以根据不同的安全性要求,通过增加细胞自动机的邻居半径来实现.仿真实验证实了该算法的有效性,并得到了较好的加密效果.     

基于时空混沌系统的图像分组加密算法

针对一般图像加密算法不能并行化运行的缺陷,提出一种新的基于耦合映象格子（CML）和分组加密技术的图像加密算法。首先对图像一部分进行分组,并迭代混沌系统,产生与图像分组数相同数目的混沌序列。使用混沌序列值与图像分组部分进行混合操作,其操作结果用来对图像另一部分进行加密。所提算法能够并行地实现图像加密,并可用于彩色图像加密。实验表明该加密算法计算简单,易于实现,密钥敏感性强,在安全性和效率上也有很好的表现。     

二阶可逆耦合触发细胞自动机的加密技术研究

为了有效改进细胞自动机加密系统的实现复杂度和加解密效率,提出了一种二阶可逆耦合触发细胞自动机的图像加密方法.通过对简单的可逆细胞自动机进行扩展,构造二阶可逆细胞自动机,并以耦合触发规则对明文图像实行分块加密.二阶可逆细胞自动机的转移状态由其当前状态以及前一状态决定,有效增大了邻域范围,并且因为采用耦合触发规则,因此能明显增大加密系统的密钥空间,保证了系统的计算安全性.与一般触发自动机反向迭代的串行加密方式相比,该方法对于每个细胞的加密具有本质并行性,因此具有极高的加解密效率.通过实验验证其性能,结果表明与其它算法相比,该算法具有较大的密钥空间,能够有效抵抗蛮力攻击和差分分析攻击,且较小的邻域半径即可得到良好的加密效果,因此非常便于硬件实现.     

基于2D Arnold混沌映射和初等细胞自动机的图像加密算法

为了设计出安全高效、加密性能良好的图像加密系统,结合混沌映射、细胞自动机和四叉树分解的良好特性,提出一种基于2D Arnold混沌映射和初等细胞自动机的图像加密算法。该算法首先利用2D Arnold混沌映射对像素位置进行置乱,然后利用基于四叉树分解的初等细胞自动机,对置乱后的图像在比特级下进一步混淆,从而得到密文图像。仿真实验表明,该算法在低迭代次数的情况下也能取得良好的加密效果,并且对明文和密钥的敏感性强, 能够有效地抵抗基于差分特性的攻击,是一种快速高效、安全性高的加密方法。     

最邻近耦合映射格子耦合非线性混沌映射的图像加密算法研究

针对当前的混沌映射加密算法普遍难以兼顾高计算效率和高安全性,无法满足互联网实时性传输要求等不足。设计了伪随机数同步生成器和并行化掩蔽技术;并引入周期性边界条件,根据2D混沌映射与最邻近耦合映像格子推导出耦合模型,提出一种2D分段非线性混沌映射耦合最邻近耦合映像格子的图像加密算法。通过伪随机数同步生成器生成算法的初始条件与参数,然后根据该耦合模型迭代初始值,得到一组伪随机数;最后利用该伪随机数根据加密变换函数对明文图像进行双向加密,利用S盒对加密元素进行替代,并进行掩蔽处理。仿真结果显示:与当前混沌加密算法相比,该算法安全性以及计算效率更高,可满足互联网实时性传输要求。     

细胞神经网络与改进AES的超混沌图像加密方案

针对当前一类基于混沌系统的图像加密算法的应用进行研究,提出了一种五维细胞神经网络和AES（高级加密标准）加密算法相结合的超混沌图像加密算法。该方法定义了五个数和提取一个与明文像素值相关的参数作为密钥,通过细胞神经网络生成的超混沌序列作为AES加密算法的目标密钥;将明文与目标密钥进行异或处理;将目标密钥代入算法进行若干次AES加密算法进行加密得到密文。通过实验仿真表明,该算法能较好地抵抗差分攻击、统计特性分析等,而且还能有效抵抗明文攻击,加密效果较好。     

对称耦合式触发细胞自动机在加密中的应用

提出一种基于一维触发细胞自动机的数据加密算法.待加密的数据块被分成两个等长的子块在两个触发细胞自动机上并行加密.细胞自动机之间采用对称耦合结构,每个细胞自动机迭代时采用的反转规则不仅依赖于其自身的状态,也依赖于与其耦合的细胞自动机以及密钥流的状态.这种结构降低了硬件的实现代价并实现了密钥分存,确保只有在同时获得一对密文时才能正确解密,而且两个子数据块并行加密提高了加密效率.触发细胞自动机的反转规则由子密钥流和数据本身共同决定.密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,所以可以根据不同的安全性要求,通过增加细胞自动机的邻居半径来实现.     

采用交叉耦合混沌系统的加密数字图像

提出了一种基于交叉耦合的“新虫口模型”的图像加密算法。利用这种交叉耦合混沌系统同时生成两组混沌序列,并用其中一组来置乱图像,另外一组改变像素灰度值进行加密。这种使用单一耦合混沌系统同时置乱和加密的算法,有别于目前用一个混沌系统置乱、用另一个混沌系统加密图像的主流算法,提出了一种改进的混沌加密图像思路。仿真结果和安全分析表明该算法扩大了密钥空间,具有较高的安全性能和较低的时间复杂度。     

基于二维CA和混沌系统的图像加密新算法

基于二维元胞自动机和Logistic混沌映射,提出了一种新的图像加密算法.该算法主要思想是采用Logistic映射设计一种非线性耦合结构来对明文像素矩阵进行置乱,然后在分析元胞自动机的混沌和密码学性质的基础上构造一个二维伪随机数矩阵来进行图像加密.仿真实验结果表明,该算法具有较大的密钥空间,对密钥具有极高的敏感性,密文具有良好的扩散和统计特性,可以有效地抵御穷举攻击、敏感性攻击以及统计攻击等.     

混沌映射和流密码结合的图像加密算法仿真

为了有效改进彩色图像加密的效果和安全性,在对采用混沌映射的图像加密算法研究的基础上,提出一种结合混沌映射和流密码的彩色图像加密算法。加密过程采用置乱-扩散结构:在置乱阶段首先根据输入图像初始化Kent混沌系统,再利用Kent混沌系统生成ZUC-256流密码算法的初始密钥和初始向量,ZUC-256算法随后生成随机序列对彩色图像进行R、G、B三轮像素值置乱。在扩散阶段同时使用Kent混沌系统和ZUC-256流密码算法生成的随机序列对输入图像的像素值进行扩散。仿真结果显示,提出的算法具有加密算法简单、密钥空间大等特点,能较好地抵抗差分分析攻击、统计特性攻击。     

基于Hash函数和多混沌系统的图像加密算法

为了实现对数字图像的有效保护,提出一种基于Hash函数和多混沌系统的图像加密算法.该算法通过像素置乱、灰度置乱及灰度扩散实现图像加密.在像素置乱过程中,采用Lorenz混沌系统和Hash函数构造置乱序列,而在灰度置乱过程中,基于多表代替密码理论和Logistic混沌系统,提出了一种图像灰度置乱方法,并对灰度进行扩散.理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有高的安全性能,在抵抗统计攻击、差分攻击、穷举攻击和选择明文攻击方面都具有良好的性能.     

新的基于双混沌系统和压缩感知的图像加密算法

Image encryption technology plays an important role in today’s multimedia applications and Internet information security transmission. However, most image encryption algorithms still have problems, for example, cipher images occupied high bandwidth during transmission, image encryption speed is slow, image encryption algorithms are not associated with plain image, and there is no complete ciphertext feedback mechanism. These prob-lems all affect the security and easy use of image encryption algorithms. In order to solve the above problems, the compressive sensing technology and chaotic system were studied, and a new image encryption algorithm based on double chaotic system and compressive sensing with plaintext association was proposed. The plaintext image association key was used to associate the plain image hash value with the Logistic chaotic system parameters. Discrete wavelet transform, was used to sparse the plain image. Then the random measurement matrix was generated by the Logistic chaos system, and the image was encrypted once by combining the compressive sensing technique and the random measurement matrix to obtain the intermediate image. The intermediate image was hashed again, and the Rucklidge chaos system initial value was associated with the plain image hash value together. The Rucklidge chaotic system and encryption algorithm were used to control the intermediate image for secondary encryption and accord-ingly obtain the cipher image. The encryption algorithm was a new plaintext correlation encryption algorithm, which used the image’s own pixel value to control the scrambling of the intermediate image. It also enhanced the plaintext association and established a ciphertext feedback mechanism. Simulation results and performance analysis show that the algorithm has good encryption performance. The encrypted image can be compressed according to the compres-sion ratio, effectively reducing the size of the cipher image. Moreover, it is resistant to common attacks such as known plaintext attack, selective plaintext attack and differential attack, which is better than other common image encryption algorithms. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

基于混沌系统和分数阶傅里叶变换的图像加密算法

设计一种基于混沌系统和FRFT（Fractional Fourier Transform）的图像加密算法。图像加密过程分两个步骤：首先利用混沌系统生成的置乱矩阵对图像进行置乱加密,然后利用FRFT将置乱加密的图像进行双随机相位加密得到最终的加密图像。该方案的安全性依赖于混沌系统的参数敏感性、相位掩膜和FRFT阶的随机性。理论分析和仿真实验表明,该方案具有良好的图像加密效果。     

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。     

一种基于超混沌系统的双图关联加密算法

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双图关联加密算法。首先根据明文图像,由超混沌系统产生与之相关的混沌随机矩阵,对明文图像进行深度扩散;选取其中一幅图像进行明文关联的置乱操作与快速比特扩散生成密文◢c▼1▽;之后对剩余图像进行自适应关联比特操作生成密文c▼2▽,完成双图关联的图像加密。实验结果与仿真分析表明,该算法不仅具有更高的效率与更强的抗明文攻击能力,而且仅由一幅密◣文不能得到与之相应的明文图像,安全性更高,具有良好的应用场景。     

对一个数字图像加密算法的安全性分析

混沌系统具有的许多基本特性都可以和密码学中的混乱和扩散概念联系起来,20世纪80年代混沌理论开始涉足密码领域。混沌密码作为一类新型的密码技术,近年来成为当前信息安全领域研究的热点之一。针对一个数字图像加密算法的安全性进行了研究。指出了基于Lorenz混沌系统设计的数字图像加密算法的本质是一个移位算法,给出了算法的信息泄漏规律,以此为基础在已知明文的条件下给出了恢复算法密钥的攻击算法,对于N1×N2大小的明文图像,攻击方法的计算复杂性为(N1×N2)2/212。理论分析和实验结果均表明该图像加密算法是不安全的。