一种动态密钥与DNA交错编码的多图像加密算法

针对目前多图像加密算法中置乱效果不佳、DNA编码模式固定及密钥更新方式实用性低等问题,提出了一种基于动态密钥更新与DNA动态交错编码的加密方案。首先,设计了一种利用SHA-256的动态密钥更新方案,通过限制新密钥中的明文信息量摆脱一次一密的密钥系统。其次,改进了三维循环移位置乱方法,并以此降低明文中的相关性。随后,根据混沌序列动态选取DNA编码规则及编码顺序,并在此基础上将图像矩阵逐像素动态交错编码为DNA序列。最后,将编码后的DNA序列与给定序列进行碱基运算完成对明文图像的加密。仿真实验表明,该算法密文图像的相关性可低至10^-3,全局信息熵可达7.999 4。该算法能抵挡各种攻击方式,具有较高安全性。     

一种基于混沌和密钥交换的流加密算法

传统的流加密算法,存在密钥分发和管理以及加密强度不高两大难题.在本文中,利用混沌及密钥交换的思想,提出了一种新颖的流加密算法.该算法首先由密钥交换得到混沌初始值,再由混沌映射和明文进行有机结合,生成密钥流,然后与明文进行按位异或运算,得到密文.由于混沌加密能够有效的提高加密强度,同时密钥交换可以很好的解决密钥分发和管理的难题.因此,该算法能够改善传统流加密算法中存在的两大难题.     

一种基于混沌和密钥交换的流加密算法

传统的流加密算法,存在密钥分发和管理以及加密强度不高两大难题。利用混沌及密钥交换的思想,提出了一种新颖的流加密算法。该算法首先由密钥交换得到混沌初始值,再由混沌映射和明文进行有机结合,生成密钥流,然后与明文进行按位异或运算,得到密文。由于混沌加密能够有效的提高加密强度,同时密钥交换可以很好的解决密钥分发和管理的难题。因此,该算法能够改善传统流加密算法中存在的两大难题。     

基于超混沌和改进AES的图像加密算法

提出了一种新的灰度图像的加密算法。利用超混沌Qi系统的混沌序列发生器生成混沌序列,并对灰度图像进行加密和二值化。截取混沌系统产生的类随机序列作为AES的初始密钥,此方法增强了密钥的随机性和敏感性。为了提高轮密钥的随机性以加强加密算法的安全性,利用混沌算法来获得轮密钥加变换中需要的所有轮密钥,进行字节替换、行移位和列混合。仿真结果表明,该算法比传统的AES具有更大的密钥空间,增加穷举密钥攻击进行解密的难度,且明文与密文不再一一对应,大大增强了图像信息的保密性。     

基于加密混沌矩阵组的图像加密算法

针对Logistic映射的短周期问题以及单纯混沌加密复杂性不高的缺点,提出一种基于加密混沌矩阵组的图像加密算法。该算法利用Hybrid映射产生周期扩大M倍的二值混沌序列,根据密钥生成加密混沌矩阵组,对图像位平面做置换加密,为进一步算法提高抵抗统计分析攻击的能力,对置换加密后的图像再进行基于队列变换的图像置乱。实验表明,该算法克服了Logistic混沌映射的短周期问题和单纯混沌加密复杂度不高的问题,能够抵御多种攻击,具有良好的安全性。     

基于Logistic映射和超混沌的自适应图像加密算法

为了实现对图像信息的有效保护,提出了一种基于Logistic映射和超混沌系统的图像加密算法.该算法主要思想是利用Logistic映射产生的混沌序列对明文进行像素置乱并结合超混沌以及图像自身的像素分布特征,对不同的像素点进行不同方式的像素灰度变换.仿真实验和安全性分析表明,该算法具有较高的安全性,拥有较大的密钥空间且对密钥具有相对较高的敏感性,同时实现了＂一次一密＂的加密目标,可以有效地抵御穷举攻击、统计攻击以及选择明文攻击等.     

基于CNN与传统S盒结合的图像加密算法

目前人们针对不同场景设计和研究出各种基于混沌的图像加密算法并取得不俗的研究成果,但仍有一些图像加密算法存在不足之处,因而相关专家学者们不断研究新的图像加密方法并对传统的各种加密算法进行改进.针对目前低维混沌算法存在的明显缺点,提出一种基于CNN超混沌与S盒结合的图像加密算法,仿真实验表明,该算法能够有效地抵挡明文(密文)攻击,实现了一次一密,而且拥有更大的密钥空间,具有优良的加密效果及速度快、复杂度低的优点.     

一种新的基于混沌的图像加密算法

提出了一种基于混沌理论和循环移位的图像加密算法.先产生一个混沌序列,然后利用该序列与原图像进行异或运算和循环移位,得到初步加密图像,最后对图像进行Arnold变换得到加密图像.测试结果表明,该算法具有加密效果好、速度快、密钥空间大等优点.     

一种基于混沌映射的快速图像加密算法

为了有效解决图像加密算法存在的复杂度高、安全性差等问题,提出了一种基于混沌映射的快速图像加密算法。该算法运用两种不同的混沌映射,结合明文图像本身特征,快速地实现了对明文图像的安全加密。仿真实验表明:无论是灰度图像还是彩色图像,文中提出的图像加密算法,均能满足速度快、效果好的加密要求,特别是大批量图像的加密任务。对于一副256*256的Lena图像来说,加密时间仅0.057s,解密时间0.060s。     

基于DNA乱序编码和混沌映射的图像加密算法

为有效抵抗选择明文攻击,已知明文攻击等密码攻击行为,改善加密结构,解决DNA编码透明等加密问题,提出了DNA乱序编码、基于多个一维Logistic混沌映射的按位抽取算法以及一种二维混沌置乱方法。利用混沌系统按本文相应算法产生的随机矩阵,结合明文图像矩阵进行DNA乱序编码,并用二维混沌置乱进行加密图像的比特级置乱来代替DNA碱基对互补替换。实验结果及安全分析表明,该算法具有良好的加密结构,可有效抵抗各种密码攻击行为。     

Image encryption based on compressed sensing and DNA encoding

An image encryption scheme based on a four-wing hyperchaotic system combined with compressed sensing and DNA coding is proposed. The scheme uses compressed sensing (CS) to reduce the image according to a certain scale in the encryption process. The measurement matrix is constructed by combining the Kronecker product (KP) and chaotic system. KP is used to extend the low-dimensional seed matrix to the high-dimensional measurement matrix. The dimensional seed matrix is generated by a four-wing chaotic system. At the same time, the chaotic sequence generated by the chaotic system dynamically controls the DNA coding and then performs the XOR operation. Simulation experiments and performance analysis show that the algorithm has good performance and security.     

基于Arnold变换的量子图像混沌加密方法

在确保量子图像密码算法安全的基础上,为进一步优化解密图像质量及计算复杂度,该文提出一种基于Arnold变换的量子图像混沌加密方案。方案使用量子细胞神经网络产生的混沌信号来控制量子Arnold变换、量子交换(SWAP)和量子控制非操作(CNOT),然后将这些操作作用于量子明文图像中以获得相应的密文图像。研究结果表明:所提量子灰度图像加密方法具有高安全性、高解密图像质量及低计算复杂度的特点。     

基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密算法

数字图像传输和存储的安全问题已成为信息安全研究的热点。该文提出一种基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密方法。首先将混沌映射产生的随机序列作为约瑟夫遍历的变步长，改进约瑟夫遍历问题，并采用改进的约瑟夫遍历对图像像素位置进行置乱；其次，动态选择DNA编码规则，对图像像素进行DNA编码，并与给定的DNA序列进行碱基运算；DNA编码规则的动态选择，很好地解决了DNA编码规则少所带来的安全隐患，提高了算法的安全性。最后通过密文反馈和混沌系统迭代来进一步增强算法的混淆和扩散特性。实验和安全性分析结果表明，该算法不仅对密钥的敏感性强，而且能有效抵御统计性分析和穷举分析等攻击操作。     

面向云环境的彩色图像混合加密算法

针对传统图像加密算法难以保证在云环境下密钥配送的安全性,以及DNA编码在抗统计学分析效果欠佳等问题提出了一种面向云环境的彩色图像混合加密算法。提出了一种自适应DNA编码对传统方法进行改善,通过国产SM2与SM3加密算法作为散列值的生成函数与控制参数的非对称加密,运用盲水印技术镶嵌至密文图像中。实验结果表明,该算法密钥空间大且加密图像相邻像素相关性较低,具有更为接近理想值的像素改变率与像素平均改变强度,具有较为理想的安全性同时在密钥的传输过程中由非对称加密算法保证其安全可靠。     

A new color image encryption scheme based on DNA encoding and spatiotemporal chaotic system

In this paper, a new color image encryption scheme based on DNA operations and spatiotemporal chaotic system is presented. Firstly, to hide the distribution information of the plain image, we convert the plain image into three DNA matrices based on the DNA random encoding rules. Then, the DNA matrices are combined into a new matrix and is permutated by a scramble matrix generated by mixed linear-nonlinear coupled map lattices (MLNCML) system. In which, the key streams are associated with the secret keys and plain image, which can ensure our cryptosystem plain-image-dependent and improve the ability to resist known-plaintext or chosen-plaintext attacks. Thereafter, to resist statistical attacks, the scrambled matrix is decomposed into three matrices and diffused by DNA deletion-insertion operations. Finally, the three matrices are decoded based on DNA random decoding rules and recombined to three channels of the cipher image. Simulation results demonstrate that the proposed image cryptosystem has good security and can resist various potential attacks.     

基于压缩感知和变参数混沌映射的图像加密

为了减少加密图像的存储和传输负担,提出基于压缩感知(CS)和变参数控制混沌映射的图像加密算法。算法采用变参数控制混沌映射产生的测量矩阵对图像进行观测,选用与测量矩阵非相干的离散余弦变换(DCT)矩阵为稀疏基矩阵,使得压缩和加密同时完成。为了进一步提高加密算法的安全性,引入扰动因子使得加密算法的密钥与明文相关。同时,加密系统具有抗差分攻击的能力。另外,执行耦合的置乱扩散操作,使得置乱和扩散同时完成,更进一步增强了系统的安全性。加密图像的每个像素以8bit整型的形式输出便于数据的存储、显示和传输。实验结果表明,本文的加密算法是有效的和安全的。     

High Definition Image Encryption Algorithm Based on AES Modification

In this article, a high-speed and highly restricted encryption algorithm is proposed to cipher high-definition (HD) images based on the modified advanced encryption standard (AES) algorithm. AES is a well-known block cipher algorithm and has several advantages, such as high-level security and implementation ability. However, AES has some drawbacks, including high computation costs, pattern appearance, and high hardware requirements. The aforementioned problems become more complex when the AES algorithm ciphers an image, especially HD images. Three modifications are proposed in this paper to improve AES algorithm performance through, decreasing the computation costs, decreasing the hardware requirements, and increasing the security level. First, modification was conducted using MixColumn transformation in 5 rounds instead of 10 rounds in the original AES-128 to decrease the encryption time. Security is enhanced by improving the key schedule operation by adding MixColumn transformation to this operation as second modification. In addition, to decrease the hardware requirements, S-box and Inv. S-box in the original AES are replaced by one simple S-box used for encryption and decryption in the proposed method. The proposed AES version conducts one of the ciphering modes to solve the appearance pattern problem. Experimental results indicate that the proposed modifications to the AES algorithm made the algorithm more compatible with HD image encryption.     

基于非对称密码系统的多图像加密算法

基于变形分数傅里叶变换提出一种非对称光学图像加密算法。在光学系统中,引入非线性相位截断策略消除了线性对称密码系统存在的安全隐患。幅相调制技术结合相位截断运算实现单通道多图像加密,通过重复使用一组光电混合设备,5幅图像被加密为一个实值密文。相位保留运算产生与原始图像相关的4个私钥,变形分数傅里叶变换的分数阶次和4个私钥增大了算法的安全性。数字模拟结果验证了该算法的可行性和有效性,加密和解密图像的均方误差分析了所有密钥的安全性。     

改进的DNA图像加密算法

针对数字图像加密算法复杂度高、安全性较差问题,通过对相关算法进行研究,提出一种DNA序列与混沌系统相结合的新型算法。该算法突破了先置乱图像像素后改变像素值的方式,利用传统DNA密码学中的并行性和信息密度的特性,对数字图像进行处理,然后结合混沌序列对其进行加密。仿真结果表明,较其他算法相比,不仅具有安全性高,密钥空间大,而且对穷举攻击、统计攻击、差分攻击有良好的鲁棒性。