基于混沌系统的DNA图像加密算法

为了解决数字图像加密算法复杂度高、安全性较差的问题,提出一种基于混沌系统的DNA融合图像加密算法。首先利用Baker变换对图像进行置乱以读取DNA序列;再由Logistic混沌映射产生混沌序列,从而对DNA序列进行混沌加密。该算法对初值具有很好的敏感性,抗统计、抗差分攻击能力强。仿真结果表明:所提算法不仅实现简单,而且加密效果好,安全性高。     

基于双混沌映射的快速图像加密新算法

提出了一种结合Logistic映射和混合光学双稳模型的对混沌图像加密算法。由Logistic映射和混合光学双稳模型产生的混沌序列分别用来产生图像加密密钥,利用反馈技术增强抵抗各种密码攻击的鲁棒性。仿真结果表明,该密码系统的时间开销很小、密钥空间足以抵抗强力攻击、密文对明文或初始密钥的任何微小变化均有强烈敏感性、密文分布均匀、相邻像素满足零相关性。故该密码系统具有高安全性。     

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。     

一种基于复合混沌序列的图像加密算法安全分析

针对一种基于复合混沌序列的图像加密算法进行了安全分析,该加密算法采用置换—正向扩散—逆向扩散三级加密,由于正向扩散和逆向扩散采用了相同的一维扩散序列,可将正向扩散和逆向扩散两级加密简化为一级扩散加密,进而将置换—正向扩散—逆向扩散三级加密简化为置换—扩散两级加密;此外,该加密算法生成的混沌序列与明文、密文图像无关,可根据选择明文攻击获取其对应的等效扩散密钥和等效置换密钥.理论分析与数值仿真实验结果表明了该分析方法的有效性;针对原加密算法存在的安全漏洞,提出了若干改进建议以提高其安全性能.     

Adaptive image encryption based on twin chaotic maps

Multimedia Tools and Applications - The information stored or shared via the internet is growing massively and includes images primarily. The images are vulnerable to attacks when transferred over...     

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。     

Color image encryption based on DNA encoding and pair coupled chaotic maps

Information security has become a significant issue in encryption due to the rapid progress of internet and network. Therefore, the development of the encryption algorithm is a growing and significant problem. In this study, a new color image encryption was introduced based on DNA complementary rules and pair coupled chaotic maps. At first, the plain color image was divided into three components (R, G, B) being converted into three DNA matrices using DNA encoding rules. Secondly, DNA addition for R, G and B components was implemented and scrambled the elements position of three DNA sequence via the pair coupled chaotic maps. Three gray coded images obtained and RGB encrypted image was achieved by restructuring R, G, B components. The simulation of experimental result and security analysis showed that this algorithm had larger secret key space and strong secret key sensitivity and it had excellent ability to resist against statistical and differential attacks.

     

Multi-channel chaotic encryption algorithm for color image based on DNA coding

Multimedia Tools and Applications - There are several issues with existing chaotic encryption schemes for images. These include singularity, unidirectionality, and the complexity of the algorithm....     

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。     

对高维混沌系统的图像加密算法安全性和效率的改进

针对孙福艳等人所提出的一种基于高维混沌的图像加密算法,首先分析了原算法的缺陷,而后从安全性和效率上分别进行了改进并提出了相应的算法。理论分析和模拟实验的结果证明了改进算法在保持原算法优点的基础上能克服其缺陷,并且,最终的增强算法仅仅需要两轮就能取得一个满意的加密效果。     

A robust image encryption algorithm resistant to attacks using DNA and chaotic logistic maps

An image encryption technique using DNA (Deoxyribonucleic acid) operations and chaotic maps has been proposed in this paper. Firstly, the input image is DNA encoded and a mask is generated by using 1D chaotic map. This mask is added with the DNA encoded image using DNA addition. Intermediate result is DNA complemented with the help of a complement matrix produced by two 1D chaotic maps. Finally, the resultant matrix is permuted using 2D chaotic map followed by DNA decoding to get the cipher image. Proposed technique is totally invertible and it can resist known plain text attack, statistical attacks and differential attacks.     

混沌映射与比特重组的图像加密

目的 当前很多图像加密都采用基于比特的加密算法。针对这种比较流行的加密算法所存在的安全缺陷问题,提出一种能够解决比特面0比特和1比特置乱时的位置限制的图像加密算法,实现比特的全局重组。方法 首先利用Tent混沌映射生成一个伪随机序列,然后利用生成的伪随机序列对比特明文图像进行整行以及整列的置乱,将置乱后的比特像素矩阵分块分别进行Henon映射的置乱,最后经过扩散操作得到最后的密文图像。结果 加密后明文图像的像素值的分布由不均匀变成了均匀分布,明文图像的各像素间的相关性被打破,使得原图没有了统计特性,像素变化率（NPCR）以及归一化平均变化强度（UACI）皆接近理想值,算法能够抵抗穷举攻击和差分攻击,并且在能保证加密安全的同时能有较低计算复杂度。结论 本文所提出的图像加密算法具有加密后像素相关性低、密钥空间大,以及对明文图像和密钥高度敏感等特点,本文算法在进行比特级的置乱时,又加入了与明文相关的特性,增强了加密算法的明文敏感性,同时也加强了加密算法的扩散性,可有效地保障密文图像的安全。     

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。     

A novel image encryption algorithm based on piecewise linear chaotic maps and least squares approximation

In this paper, we propose a novel image encryption algorithm based on chaotic maps and least squares approximations. The proposed algorithm consists of two main phases, which are applied sequentially in several rounds, namely a shuffling phase and a masking phase. Both phases are based on 1–dimensional piecewise linear chaotic maps and act on the rows/columns of the input plain image. Least squares approximations are used to strengthen the security of the proposed algorithm by providing strong mixing between the rows/columns of the image. Simulation results show that the proposed image encryption algorithm is robust against common statistical and security attacks. We present thorough comparison of the proposed algorithm with some existing image encryption algorithms.

     

A new color image encryption algorithm based on DNA and spatial chaotic map

Multimedia Tools and Applications - In this paper, a color image encryption algorithm based on DNA encoding combined with logistic map and spatial map is proposed. Firstly, the algorithm carries...     

基于复合混沌系统的图像加密新算法

提出了一种新的图像加密算法。该算法使用一维Logistic混沌映射与复杂的三维Lorenz混沌系统复合生成混沌序列加密矩阵,根据加密矩阵和图像的自身特征,对每个像素点选择不同的方式进行置乱变换和像素灰度变换。安全性分析表明,该算法加密效果良好,加密效率较高,对密钥及明文均十分敏感,密钥空间较大,且扩散性和扰乱性比较理想,能够抵御已知明文攻击和选择明文攻击。     

基于级联混沌系统改进的图像加密算法

针对目前混沌加密数字图像难以抵抗已知/选择明文攻击的主要缺陷,提出了基于级联L-L混沌系统改进的图像加密算法。不同于传统Fridrich置乱和扩散的架构,采用一种新的改进的加密算法架构使置乱-扩散过程相结合,并利用明文MD5值分组异或调制级联混沌系统的参数和初始值,增加算法对明文的敏感性,从而使整个加密算法能有效地抵抗已知/选择明文攻击。实验结果表明：该改进算法有着很好的加密效果和安全性,并在明文敏感性分析方面效果更好,能有效抵抗已知/选择明文攻击。     

一种基于混合反馈的混沌图像加密算法

针对现有基于混沌分组密码的图像加密算法中,扩散函数扩散速度慢、需要多轮迭代才能抵抗差分攻击的缺点,提出了一种新的基于密文和输出混合反馈的混沌图像加密算法。该算法利用密文扰动混沌系统的初始值,既改善了数字混沌的退化,又能使扩散函数具有非常快的扩散速度。经过实验验证,该算法只需正反两轮迭代,就能达到较高的安全性和较快的加解密速度。     

一种基于统一混沌系统的图像加密新算法

提出了一种新的基于统一混沌系统的图像加密新算法。首先,利用统一混沌系统的二维序列排序后的位置编号置乱图像像素位置。然后引进三个辅助密钥,将统一混沌系统输出的三维混沌序列两两异或后得到的混沌密钥序列对置乱图像进行逐像素加密。实验和分析结果表明：算法具有良好的像素值混淆和扩散性能,具有抵抗强力攻击的足够大密钥空间,加密图像像素值具有类随机均匀分布特性,且相邻像素具有零相关特性。这些结果表明了所提出方案的安全性很高。