图像加密算法仿真研究

研究优化图像安全性问题.传统的利用混沌理论技术对数据加密时运算开销大、运算效率不高,导致图像安全性不高等问题.为解决上述问题,提出了一种利用混沌理论的独立密钥DES图像加密算法.首先将待加密图像看作是一个普通的数据流,然后采用混沌理论的混沌二值序列作为密钥对该数据进行加密.通过对混沌二值序列加密算法的设计,使得加密和解密运算开销和运算效率得到了较大的提高,具有较强的抗密钥穷举攻击和抗攻击的能力.仿真结果表明,提出的算法具有一定的有效性和实用性,对图像进行加密达到了更高的安全性.     

一种基于混沌理论的数据加密算法设计

研究混沌理论的数据加密算法设计,针对传统利用混沌系统对数据加密时运算开销大、运算效率不高.为解决上述问题,提出了一种利用混沌系统的迭代序列进行加密的方法.首先将混沌产生的序列映射成由整数构成的伪随机序列来充当加密密钥,然后将其均匀分布在某一区间上.再利用Logistic公式迭代若干次与经过置换的明文异或获得加密密文.通过对混沌序列加密算法的设计,使加和解密运算开销和运算效率得到了提高;分析算法具有较强的抗密钥穷举攻击和抗攻击的能力.仿真实验结果表明方法是有效的和可行的,并且数据加密/解密的效果良好.     

一种基于混沌序列的图像加密算法

混沌序列具有易生成性，对初始条件强敏感性，可完全重现性等特点，基于以上特性提出了一种基于混沌序列的图像置乱加密算法，以初始条件为密钥生成混沌序列，然后依据该序列随机修改图像中每一个象素点的RGB值，同时采用基于DES的双向异或置乱算法对图像进行置乱．模拟实验证明该算法实现简单，计算量小，且图像的解密结果对混沌序列的初始值有较强的依赖性，安全性高．     

一种超混沌图像加密方案的安全性分析

该文针对一种超混沌图像加密算法进行选择明文攻击,结果表明该算法中间密钥序列与明文图像不存在关联,所采用的加密公式可进行反推运算,并且待加密像素仅仅采用异或的加密方式,导致中间密钥序列可被破解,进而可对密文信息进行恢复.     

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。     

基于L-P混沌映射和AES的图像加密算法

针对AES加密算法轮密钥的相关性强,容易遭遇强力攻击和Square攻击,提出了基于L-P混沌映射和AES的图像加密算法.加密时,先结合图像明文信息,确定一维混沌映射Logistic和PWLCM的相关参数,并分别进行迭代,为产生混沌序列做准备.再次将Logistic和PWLCM混沌映射交叉迭代,产生的两个混沌序列进行异或扩散操作,作为初始轮密钥,在AES加密操作前,先将状态矩阵的奇偶行分别与两个混沌序列进行异或扩散操作,并减少AES算法轮数,从而产生密文图像.解密时,先通过MD5数字签名算法,获取加密时混沌映射Logistic和PWLCM的相关参数,再按加密的逆过程进行解密.通过MATLAB仿真,分析算法的性能及安全性,包括密钥敏感性、直方图、信息熵、像素相关性、差分攻击、鲁棒性,抗剪切能力、运行时间等,结果显示,相对于标准AES图像加密算法,减少了运行时间,具有更好的安全性.     

Hopfield神经网络和AES结合的超混沌图像加密算法

针对近几年人工神经网络在图像加密领域的应用进行了研究,提出了一种新的四维Hopfield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。该方法首先定义了四个数和提取一个明文像素值的平均值作为密钥,通过Hopfield神经网络生成的超混沌序列作为AES加密算法的目标密钥;然后,将明文与目标密钥进行异或处理;最后,将目标密钥代入算法进行三重AES加密算法进行加密得到密文。通过仿真实验表明,该算法能够很好地结合两种算法的优点,达到非常好的加密效果。     

基于Logistic混沌系统的图像加密算法研究

给出了一种基于Logistic混沌系统的快速数字图像加密算法.首先通过给定的密钥序列生成混沌系统的初值,由此初值生成混沌矩阵;然后利用此混沌矩阵与原图像进行按位异或运算得到中间过渡图像;最后再对中间过渡图像作混沌置乱运算和混沌块置乱操作.该算法的优点是不论融合还是置乱均是利用混沌序列进行操作.实验数据表明,该算法简单易行,加密与恢复效果良好,具有较好的安全性.     

魔方变换及其在数字图像加密中的应用

提出了一种新的数字图像置乱方法：魔方变换，结合非线性动力学系统的Logistic映射。设计了基于魔方变换的图像加密／解密算法，首先由密钥生成得到自然数据混沌序列，以此序列为参数对图像矩阵进行魔方变换后得到加密图像，解密算法是加密算法的逆过程，实验结果表明，该算法能够得到令人满意的结果。     

基于比特置乱的量子混沌图像加密算法

针对当前主流混沌置乱加密算法防御性不强的问题,提出一种新的量子混沌图像加密算法,采用量子Logistic混沌序列与比特置乱后的图像进行加密运算。对明文各像素比特位进行全局置乱,再对中间密文进行加密运算,得到加密图像。通过引入量子混沌系统,解决了Logistic混沌系统随机性差、控制参数少的问题。实验结果表明,该算法摒弃了传统加密算法常用的异或运算,在统计特性和抗攻击性等方面比常规算法性能更好。     

MDA加密算法的应用及其算法分析与改进

提出了一种新的MDA置乱信息加密方法。结合递归运算,设计了基于MDA置换的信息加密、解密算法。首先由随机函数生成得到任意的不相等的混沌序列,以此序列作镜像变换后对信息进行置换而得到加密文件。解密算法是加密算法的逆过程。实验结果表明,该算法能够得到令人满意的结果。     

基于混沌序列的通用数字图像加密算法

为有效保护数字图像的信息,提出一种基于混沌序列的通用的数字图像加密算法。先根据密钥及图像大小产生一个混沌序列,然后根据子密钥及图像类型将其转换为无符号整数序列,最后再依次与对应的像素值进行异或运算以实现置换加密。应用评价指标对加密效果与安全性进行分析。理论分析与实验结果表明,该算法密钥空间大,具有良好的加密效果、安全性与统计特性,且抗干忧能力较强。     

彩色数字图像的小波变换和混沌序列加密

根据彩色数字图像的基本特点,运用数字图像加密和解密原理,将离散小波变换和离散混沌序列有机地结合起来,研究了彩色数字图像的小波变换和混沌序列的加密和解密方法;对原始图像进行加密实质是利用混沌序列对其低频小波系数进行加密,对加密图像进行解密实质是利用混沌序列对其低频小波系数进行解密;研究的彩色数字图像加解密方法,为彩色数字图像加密提供了一种有效可行的方法,不仅能够使加密彩色数字图像具有理想的加密效果,而且能够保证加密彩色数字图像足够的安全。     

基于有理Bézier曲面生成组合混沌序列的图像加密算法

提出一种基于有理Bézier曲面生成组合混沌映射的图像加密算法.首先通过秘钥序列生成多个Logistic混沌系统的初值,进而生成多个混沌序列;利用有理Bézier曲面将这些混沌序列生成组合混沌矩阵;其次,对原图像和组合混沌矩阵进行按位异或运算;最后,利用组合混沌矩阵生成混沌地址集合,利用混沌地址集合做置乱运算.该算法的优点是不论扩散运算还是置乱运算均采用组合混沌序列进行操作.数字实验表明,该算法加密与恢复效果良好,具有较好的安全性.     

基于一类离散混沌系统的图像加密技术

针对一维离散混沌加密系统密钥空间小、安全性能差等缺点,提出了一种基于连续混沌系统通过最小二乘法构造离散混沌系统的方法,改进了加(解)密实数混沌序列映射为加(解)密因子序列的位序列方法。实验研究证明,论文提出的离散混沌系统数字图像加密技术既保留了一维离散混沌系统加解密效率高的特点又扩展了密钥空间进一步提高了加密系统抗破译的能力。     

A new fast double-chaotic based Image encryption scheme

In this paper, a new scheme for image encryption based on a double chaotic pseudo random generator (DCPG), simple XOR and shift rotations operations is proposed. The DCPG is a combination of both Tent and Chebyshev chaotic and so it needs three values of control parameters which are used as shared secret keys. The encryption consists of two rounds. In the first round, the hash value of the input image is computed using SHA-512. This value also is used as a forth shared secret key and from which, 4 amounts of the shift rotations are extracted. A pseudorandom sequence is generated using the proposed DCPG with the same size of the input image. This sequence and also the input image are divided into blocks of size 1?×?8. Each block of input image is processed with the corresponding block of the pseudorandom sequence using simple shift rotation and XOR operation. To extend the effect of the original image one pixel change to all the pixels of the cipher image, a second round of XOR operation is added. The proposed scheme has many advantages. It is highly secure due to two reasons. Firstly, it uses four secret keys for encryption which provides a large key space to overcome all types of brute force attacks. Secondly, the amounts of shift rotation used are input image dependent which achieves a strong resistance against chosen plaintext attacks. Also, it is more efficient compared to other recently existing schemes as it consists only of two rounds of simple operations. Security analysis of scheme has been provided. Based on the results, our scheme is highly secure with a reduced encryption time and so it can be used for many applications which require real time secure image communications.

     

基于新混沌与矩阵卷积运算的彩色图像加密算法

针对彩色图像加密过程中出现的强相关性和高冗余问题,提出基于云模型的Fibonacci混沌系统与矩阵卷积运算的彩色图像加密算法。首先对彩色图像的R、G、B分量拼接图像像素点坐标变换置乱;然后将混沌序列值作为卷积核的输入值与像素值进行矩阵卷积运算,实现像素值置换;再与云模型Fibonacci混沌序列及前相邻像素值进行正反双向2次异或操作生成加密图像。实验分析表明,加密后的图像直方图更加平滑,像素分布均匀,图像相邻像素相关性低,加密图像RGB分量平均水平、垂直和对角相关系数分别为-0.0010,0.0016和0.0031,能够抵抗差分攻击、明文攻击、噪声攻击和剪切攻击等攻击实验,提出的新加密算法具有加密安全性高、抗干扰性高、鲁棒性强等特点。     

基于Logistic混沌序列的图像空域复合加密研究

提出了一种针对大数据量数字图像空域复合加密／解密的方法。加密过程是借助Logistic混沌动力学系统过程既非周期又不收敛，且对初始条件敏感性，产生实数值混沌序列；再通过离散映射关系，把图像自带信息同实数值混沌序列耦合，生成参数序列；然后对图像的色度空间和像素位置分别进行置乱处理。解密算法即为加密的逆过程。其特点是：色度空间和像素位置的加密参数既依赖于密匙，又与每幅加密图像所携带的信息密切相关。大量的实验结果表明，此算法达到了令人满意的效果。