Image encryption based on modified Henon map using hybrid chaotic shift transform

Multimedia Tools and Applications - In this paper, a new two dimensional modified Henon map (2D-MHM) which is derived from Henon map is proposed. Its chaotic performance is analyzed through...     

基于约瑟夫和Henon映射的比特位图像加密算法

针对传统的图像加密算法,加密策略与待加密图像无关且对像素的置换和混淆往往被拆分为两个耦合性较低的孤立环节所带来的安全问题,提出基于约瑟夫遍历和广义Henon映射的图像比特位加密算法,将待加密图像安全哈希算法1(SHA-1)摘要和用户选定的加密参数联合作为密钥,驱动广义Henon映射对改进的用于位点置换的约瑟夫遍历映射的起始位置、报数间隔和报数方向进行随机扰动,从而使不同的加密图像和加密参数实质对应于不同的位点置换过程,并添加了位点混淆过程以提高位点置换的安全性.实验表明,所提算法可有效地抵抗选择性明文攻击,具有较大的密钥空间和较好的加密性能.     

Cryptanalysis of an image encryption algorithm using Chebyshev generator

Recently, studies of image encryption algorithms have been increasingly based on chaos, but there still exist drawbacks in chaotic cryptosystem that threat the security. In this paper, we make cryptanalysis on an image encryption based on Chebyshev chaotic map and find the following: (1) chosen-plaintext attack can break the scheme. (2) There exist equivalent keys and weak keys for the encryption scheme. (3) The scheme has low sensitivity to the changes of plain image. And we successfully carry out the chosen-plaintext attack. To overcome the drawbacks, a remedial technique is suggested.     

基于改进型Henon映射的快速图像加密算法

为了解决传统Henon映射在密码系统中实现时混沌空间小和安全性低的缺陷,设计了一种改进型Henon映射。通过分岔图、混沌轨道、Lyapunov指数和近似熵分析表明改进型的Henon映射具有更大的混沌空间、更好的遍历性和更高的混沌复杂度,使其更加适用于设计安全的密码系统。基于改进型的Henon映射,提出了一种快速图像加密算法,该算法由多级块置乱和双向块扩散过程构成。在多级块置乱过程,明文图像被分成几个大小不等的图像块,然后对图像块进行置乱操作。在双向块扩散过程,置乱后的图像重新被分成若干个大小相同的图像块,最后对图像块进行块扩散操作得到密文图像。仿真结果和安全性分析表明该算法是安全高效的。     

二次广义cat映射的混合混沌图像加密算法

针对混沌图像加密的特点,为了提高加密的效果,提出了一种二次广义猫映射的混合混沌加密算法。该方法首先利用广义cat映射对像素点进行多次迭代,然后再利用广义cat映射进行多次置乱,并且置乱的次数与图像本身的像素值密切相关。再用广义Henon映射产生的混沌序列与置乱后图像进行扩散加密运算。实验和仿真结果表明该算法克服了以往算法不能抵抗选择明（密）文攻击的缺陷,并且有效解决了混沌系统随机性差、熵攻击、控制参数少等问题。同时具有密钥空间大,加密算法简单,能够较好地抵抗差分攻击、统计特性分析的优势,安全性高,加密效果好。     

对改进的基于DNA编码和混沌的图像加密方法的安全性分析*

混沌密码系统已展现了许多非传统密码系统所具有的优良特性,基于混沌的加密算法层出不穷,同时对混沌密码系统进行安全性分析对混沌密码的发展具有重要意义。对一种改进的基于DNA编码和混沌映射的图像加密方法进行了安全性分析,该算法的核心思想是明文图像的DNA编码矩阵与混沌映射产生的随机矩阵的DNA编码矩阵求和,然后再对这个和矩阵中的元素随机求补即得密文图像。运用选择明文攻击的方法,破解了该算法中的等效密钥,从而利用等效密钥再解密出目标明文。理论分析和实验结果验证了本文选择明文攻击策略的可行性。简要讨论了提高该密码算法安全性的一些改进措施。     

应用Henon超混沌系统改进的图像加密

为提高混沌系统图像加密的安全性,提出了一种结合MD5信息摘要的混沌图像加密算法。新算法使明文的信息摘要值参与Henon超混沌系统的初始化,增强了明文的敏感性,也比一般的混沌系统更具复杂性。同时,改进的二进制密码流序列生成算法导致分组长度动态变化,进一步扰乱了混沌系统的原有特性及密码流的分组特征。理论分析和实验说明算法能有效地抵御选择明文攻击、差分攻击和分割攻击。     

Cryptanalyzing an image encryption scheme using reverse 2-dimensional chaotic map and dependent diffusion

In the recent literature, many research studies have proven that Known and Chosen plaintext attacks are very efficient tools that are widely used to cryptanalyze partially or completely some chaos-based and non-chaos cryptosystems. In this paper, we addressed some weaknesses in the first Zhang et al., cryptosystem “An image encryption scheme using reverse 2-dimensional chaotic map and dependent diffusion”. First, we analyzed the encryption process of Zhang et al., and we found that the non-linear diffusion process can be removed because its argument is present in the ciphered image. Then, based on this observation we derived a partial cryptanalysis equation that removes the effect of the diffusion function and accordingly permits to recover the permuted version of the ciphered image. As a result of the previous operation, the brute-force attack became more suitable. In addition, we mounted a chosen plaintext attack based on a proposed chosen plain image. Consequently, the encryption key space is reduced or recovered for one round, also, the average values of NPCR and UCAI randomness parameters become small compared to the optimal values, and moreover, they are very low for specific pixel position attacks.     

基于混沌映射的分块循环DNA图像加密算法

数字图像具有数据量大、冗余度高、像素间关联性强等特点,打破数据间关联性及提高敏感性是保护图像信息的关键。针对如何快速有效打破图像像素间强关联性、提高图像数据敏感性等问题,提出基于logistic混沌映射的分块循环DNA图像加密算法。算法采用二次置乱、一次扩散结构,首先通过zigzag变换置乱明文图像,打破明文像素间的强关联性;其次将伪随机序列生成器产生的密钥作为混沌参数进行混沌映射,生成动态DNA编/解码、运算规则,对置乱的明文图像进行DNA编码形成初始密文;然后利用DNA运算规则,对初始密文进行分块循环DNA运算,完成密文扩散,并对DNA碱基进行统计和归一化作为二次混沌密钥;最后采用二次混沌映射生成动态步长规则,对密文进行变步长约瑟夫置乱,利用DNA解码规则形成最终密文图像。实验结果表明,密文图像像素分布均匀、像素间关联性弱、密钥敏感性强、密钥空间足够大,能够有效抵御信息分析、暴力、噪声、剪切等常见攻击,具有较高的安全性。     

Cryptanalysis of the RCES/RSES image encryption scheme

Recently, a chaos-based image encryption scheme called RCES (also called RSES) was proposed. This paper analyses the security of RCES, and points out that it is insecure against the known/chosen-plaintext attacks: the number of required known/chosen plain-images is only one or two to succeed an attack. In addition, the security of RCES against the brute-force attack was overestimated. Both theoretical and experimental analyses are given to show the performance of the suggested known/chosen-plaintext attacks. The insecurity of RCES is due to its special design, which makes it a typical example of insecure image encryption schemes. A number of lessons are drawn from the reported cryptanalysis of RCES, consequently suggesting some common principles for ensuring a high level of security of an image encryption scheme.     

A new chaotic map based image encryption schemes for several image formats

This paper proposes several image encryption schemes for popular image formats as Joint Photographic Experts Group (JPEG), Graphics Interchange Format (GIF), Portable Network Graphics (PNG), and Tagged Image File Format (TIFF). A cross chaotic map proposed based on Devaney's theory and dynamic block dividing of the 3D baker using the cross chaotic map are used for diffusion and permutation in encryption. Moreover, in order to verify user's identity, authentication is carried out using information hiding based on the cross chaotic function. In our methods, image files syntax and structure are not destructed, and the original image can be recovered lossless. For GIF, it keeps the property of animation successfully. The security test results indicate the proposed methods have high security, and the speed of our algorithm is faster than classical solutions. JPEG, GIF, TIFF and PNG image formats are popular contemporarily. Therefore this paper shows that the prospect of chaotic image encryption is promising.     

基于小波变换域混沌加密与循环移位的改进图像加密算法*

传统混沌图像加密算法均对图像的空间域进行处理,该情况的秘钥敏感度较低,关联性较高,对此,提出一种基于小波变换域混沌加密与循环移位的改进图像加密算法。首先,根据原图像生成对应的秘钥,并采用该秘钥对原图像作循环移位处理;然后,将图像进行小波变换,获得小波变换域;最终,对图像进行二维混沌映射,作置乱处理。实验结果表明,本算法的统计性能、鲁棒性能以及秘钥敏感性均具有一定的优势。     

一种基于双混沌映射的加密算法设计与应用*

提出了一种基于logistic和Henon的双混沌映射加密算法,通过级联一维混沌系统和二维混沌系统,利用复合迭代所产生的混沌序列对明文进行加密,开发了算法的模拟实验平台。实验结果表明,与传统DES和基于Lorenz的加密相比,该算法在加密强度和运算效率上达到了较好的均衡。     

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.     

基于改进混沌映射的图像加密算法

为保证图像传输过程中的安全性,针对传统混沌映射加密算法存在的缺陷,提出一个基于改进混沌映射的图像加密算法。采用雅克比椭圆映射对初始密钥进行迭代,产生新的密钥;采用位置集合置乱方法对该密钥进行处理,得到一个位置集合,利用该位置集合对明文图像进行加密,得到密文图像;采用仿真实验测试算法的性能。仿真结果表明,该算法可以获得较好图像加密效果,具有安全性高、密钥空间大等优点。     

结合二维混沌映射与小波变换的图像加密方案

由于一维混沌映射有可能退化为周期以及密钥空间相对太小等缺点。现结合一次耦合形式的二维Logistic混沌映射,由此映射生成混沌序列,在空域上对图像进行加密,然后对其加密后的图像进行小波分解,对其小波系数进行混沌映射变换,从而在小波域上进行置乱加密。通过计算机模拟实验结果进行分析表明,该算法改进了单一混沌映射的退化问题,同时明文的各种统计特性也得到了很大的改变,且能有效地抵御各种攻击。     

彩色图像的混沌加密算法

提出了一种新的基于Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法。对Lorenz系统输出的实值混沌序列进行改进,使之近似均匀分布,得到更适合图像加密的伪随机序列。利用改进后的序列生成置乱和变换矩阵,按规则分块对彩色图像三基色分量进行置乱和按位异或等加密运算。仿真实验和安全性分析的结果表明,该算法密钥空间大,具有较好的加密效果和加密效率,且具有较好的抗干扰性。     

基于混沌映射的自适应图像加密算法

为了提高图像加密算法的鲁棒性,提出了一种新的自适应图像加密算法。首先,把任意大小的灰度或彩色图像分成2×2子块;然后,用左上角子块的像素灰度值和Chebyshev混沌映射构造与右上角子块等大的矩阵,用该矩阵对右上角子块进行像素灰度值替换;最后,按顺时针对每个子块进行加密,直到左上角子块加密完毕。该算法不依赖于图像的大小,而且适用于灰度图像和彩色图像,因而有很强的鲁棒性。同时灰度值扩散机制的引入使得该算法具有良好的扩散性和扰乱性。     

一种新的混沌映射模式加密算法

混沌映射加密图像时,通常对秘钥有限制。提出一种新的混沌映射模式加密算法。利用SCAN语言的思想,将五种映射的左右映射,看作十种加密模式。使用不同模式对方图进行加密,其中模式类型作为秘钥,密钥设计非常灵活。仿真表明,采用混沌映射模式加密图像,加密速度非常快,安全性高,是一种有前途的加密技术。