基于混沌序列的彩色图像量子加密方案

论文提出了一种基于混沌序列的量子图像加密方案.首先,将经典图像转换为FRQI量子图像,然后,采用三种混沌序列和受控旋转门使每个颜色比特随机旋转,完成位置置乱和灰度值置乱,进而得到加密后的图像.解密时首先根据秘钥生成混沌序列并对混沌序列取反,然后使每个颜色比特按照混沌序列指定的角度旋转即可.该方法加密后的直方图呈均匀分布,且秘钥空间大,抗攻击能力强.经典计算机上的仿真结果表明该方法有较好的安全性.     

基于级联混沌系统和量子Baker映射的图像加密算法北大核心CSCD

量子图像加密借助于量子纠缠和叠加特性来提高算法效率,同时,与传统的图像加密算法相比,其在信息传递的安全性上更具优越性。针对量子图像仅在空间域或变换域不能充分置乱混淆的问题,文章提出了空间域和变换域操作相结合的置乱混淆方法。首先,通过量子Baker映射对图像像素的位置进行空间域的置乱。其次,利用量子比特旋转改变空间域像素的灰度信息,其中旋转角度由级联混沌系统产生的伪随机序列来确定;然后,将空间域的量子态转换到傅里叶变换域,并在傅里叶域进行量子比特旋转;最后,利用量子傅里叶逆变换将变换域信息转换到空间域得到密文图像。由于Baker映射周期更长,使得本文算法的密钥空间更大。另外,基于级联混沌系统的旋转参数生成可以减轻密钥传输负担。仿真实验结果验证了本文算法的安全性和有效性,且在复杂度上优于经典图像加密算法。     

量子索引图像的描述方法与隐写算法

为解决量子计算机上索引图像的描述问题,提出一种量子索引图像描述方法.该方法中量子索引图像包含量子数据矩阵和量子调色板矩阵2种数据结构,每种数据结构均基于量子比特序列的基态进行信息表示;在此基础上,提出一种基于EzStego的量子索引图像信息隐写算法,首先计算量子调色板矩阵中每个颜色的相对亮度值,然后根据相对亮度值对颜色排序并分配亮度序号,最后根据每个颜色的亮度序号及其位置索引,结合嵌入的秘密信息对量子数据矩阵中的像素索引值进行更新,得到嵌入秘密信息后的量子数据矩阵.利用Matlab在经典计算机上采用USC-SIPI图像数据库数据进行仿真实验,从视觉质量、嵌入容量和鲁棒性三方面验证了该方法的可行性和有效性.实验结果表明,文中方法可在将来的量子计算机上执行.     

基于二维广义Logistic映射的图像加密算法

提出一个基于广义Logistic方程构造的二维混沌映射,采用Feigenbaum常数、相图、分岔图分析的方法,研究该混沌映射的非线性动态特性;然后利用该方程生成混沌序列,将混沌序列进行优化改进,生成密钥序列;最后采用输出反馈的加密方式,改变图像的像素值,达到加密的目的。实验仿真表明,该加密算法对密钥非常敏感,有效地提高了抵御选择明文攻击的能力,密文图像信息熵为7.996 94,非常接近理想值8。加密图像像素值具有类随机均匀分布特性,加密图像和明文图像之间的相关性非常接近于0,相邻像素具有零相关特性,而且密钥空间达到299比特。加密方法大大改变了明文图像的像素值,使得密文能够抵御统计攻击。     

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。     

一种新的基于混沌序列的图像加密技术

利用混沌序列的特性,提出了一种新的基于混沌序列的图像加密技术。首先由密钥生成实数值混沌序列,然后结合图像置乱在空间域对图像进行加密。实验证实了该技术的有效性,具有很好的加密效果。     

一种新的基于超混沌映射的彩色图像加密算法

为了提高图像加密算法的安全性,提出一种新的基于超混沌映射的图像加密算法。首先,将彩色图像分解成三个通道分别是R、G、B,然后利用Chen超混沌系统产生的4条混沌序列对每个通道的像素位置进行置乱;接着以4条混沌序列为基础条件对每个通道进行位平面置换和按位取反操作来实现像素值的扰乱,最后重组位平面及3个颜色通道即可获得加密图像。模拟仿真和安全性分析表明,提出的图像加密算法加密效果较好,具有较大的密钥空间、对密钥具有较强的灵敏性,并且可以抵抗穷举攻击以及统计攻击。     

基于Baker映射和量子混沌的图像加密算法

针对图像加密,研究一种复合混沌加密算法。采用量子Logistic混沌序列与Baker映射置乱后的图像进行复合加密运算。首先,用Baker映射对图像分块进行置乱,再用量子Logistic混沌与置乱后图像进行扩散加密运算。该算法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,大大增加了破译难度。该方案改善了计算机对浮点数运算精度丢失造成的混沌系统出现周期性这一固有问题。实验结果分析得到,该加密方案秘钥空间大、安全性好。     

基于混沌映射和二次剩余密码的彩色图像加密方法

针对彩色图像的有效加密问题,提出了一种基于Logistic 混沌映射和二次剩余密码体制的彩色图像加密方法。首先,使用了一组对称的128比特的密钥,并以此计算Logistic 混沌映射的初始条件和控制参数。然后,通过具有不同参数的两级Logistic 混沌序列对图像像素进行两级置乱。最后,通过二次剩余密码体制对置乱图像中像素值进行改变,实现图像像素的扩散。仿真结果表明,该方法在密钥敏感性、相邻像素相关性、明文敏感性和信息熵等方面具有优越的性能,且加密速度较快。     

基于量子比特绕轴旋转的彩色图像加密方法

提出一种基于量子计算的彩色图像加密方法. 首先, 将彩色图像转换为量子叠加态∣Image?, 每个像素用3 个量子比特∣???, ∣???, ∣??? 描述, 分别表示红绿蓝三基色; 然后, 对所有像素的∣???, ∣???, ∣??? 在Bloch 球面上实施随机旋转, 对旋转后的∣Image? 实施量子傅里叶变换; 对所有像素的∣???, ∣???, ∣??? 实施随机旋转, 对旋转后的∣Image? 实施量 子傅里叶反变换, 即可完成加密操作. 经典计算机上的仿真结果表明, 所提出的方法具有较好的安全性, 可在将来的量子计算机上执行.

     

整合神经网络置乱图像的动态自反馈混沌系统图像加密

目的 针对当前大多数数字图像加密算法多采用单一的混沌系统,且置乱方法基本只采用像素行列互换、Arnold变换、Baker变换、序列排序构造替换表等几类,提出一种新的整合神经网络置乱图像的动态自反馈混沌系统图像加密算法。方法 该算法通过1维Logistic混沌、chebyshev混沌和自定义m（x）运算构造了一种动态自反馈混沌系统,通过频数检测、序列分布图、平衡度分析、相关性分析、Lyapunov指数验证了系统的随机性,并对其序列进行了均匀化处理,通过序列均匀性证明、序列分布图、序列期望和方差验证了均匀化效果。该算法从混沌序列中随机选取输入值和参数输入神经网络,采用每组神经网络输出值构造置乱矩阵进行初次全局置乱,再从bit位进行二次置乱;采用两组与明文相关的秘钥序列进行像素值替代扩散,使得明文到密文经过中间密文变化,增强了算法的安全性。结果 通过计算机仿真和性能分析表明该加密算法体现了良好的密码学特征,从秘钥空间、秘钥敏感性、统计分析、信息熵、差分分析、相邻像素相关性分析各方面验证了其安全性,数据表明该算法秘钥空间达到了2²¹⁶,信息熵为7.998 3,水平、垂直、对角方向相邻像素相关系数分别为-0.000 381、0.000 607、-0.000 309,NPCR值介于（0.995~80.996 6）之间,UACI值介于（0.333~0.338）之间。结论 该算法可以实现良好的加密效果,在数据对比上优于超混沌系统图像加密、像素位置和bit位双重置乱加密等,可以被广泛应用在灰度图像加密中乃至扩展到彩色图像加密中,能够起到图像信息在网络传输、存储中的隐私保护作用。     

A new color image encryption scheme based on DNA sequences and multiple improved 1D chaotic maps

This paper proposes a new encryption scheme for color images based on Deoxyribonucleic acid (DNA) sequence operations and multiple improved one-dimensional (1D) chaotic systems with excellent performance. Firstly, the key streams are generated from three improved 1D chaotic systems by using the secret keys and the plain-image. Transform randomly the key streams and the plain-image into the DNA matrices by the DNA encoding rules, respectively. Secondly, perform the DNA complementary and XOR operations on the DNA matrices to get the scrambled DNA matrices. Thirdly, decompose equally the scrambled DNA matrices into blocks and shuffle these blocks randomly. Finally, implement the DNA XOR and addition operations on the DNA matrices obtained from the previous step and the key streams, and then convert the encrypted DNA matrices into the cipher-image by the DNA decoding rules. Experimental results and security analysis show that the proposed encryption scheme has a good encryption effect and high security. Moreover, it has a strong robustness for the common image processing operations and geometric attack.     

基于三维混沌系统的彩色图像加密新算法

一维混沌加密算法由于利用了混沌序列的良好复杂性、伪随机性和对初值的敏感特性而具有较好的加密性能,但与其它方法比较,其缺点是密钥空间较小。为此,提出了一种基于三维混沌系统的图像加密新方法,扩大了密钥空间,提高了加密系统的抗破译强度。通过在密钥发生器中嵌入密文像素值,在加密过程中引入反馈加密法,使得扩散函数的影响得到了进一步的加强。实验结果表明,算法具有密钥空间大,加密速度快及效果好等优点。     

基于LSB图像隐藏系统的设计与实现

文中运用Matlab实现了基于空域LSB(Least Significant Bit)的灰度图像隐藏与提取系统。图像隐藏系统由置乱模块、加密模块和嵌入模块组成。置乱模块采用基于行列置换的置乱算法,经过多次迭代处理,将原始图像变换为灰度均衡的灰度图像,迭代的次数作为密钥一。加密模块借鉴通信系统中常用的伪随机序列加密的方法,运用软件产生m序列对置乱后的图像进行加密处理。m序列的初始值作为密钥二。经过置乱、加密后的图像进入嵌入模块,采用最低位隐藏方法将数据信息嵌入到载体图像中。图像信息提取系统则由解隐藏、解密和反置乱三部分组成。     

一种新的基于双混沌系统的图像加密方案

提出了一种新的基于双混沌系统的图像加密方案。把Chen’s系统和Logistic映射结合起来产生随机性更加良好的三维混沌密钥序列,并从密钥序列中通过采样提取出新的用于加密的序列。提出了图像置乱算法和替代加密算法,利用Logistic映射产生的一维混沌序列来实现像素位置的置乱,像素值加密算法采用按分组进行加密和二次加密来对像素值进行加密。通过实验测试表明：算法具有良好的像素值混淆和扩散性能,有较强的抗统计攻击的能力和足够大的密钥空间,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有很高的安全性。     

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.

     

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.     

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。     

对“改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法”的密码分析

最近提出了一个基于混沌的改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法,该加密算法首先将Logistic混沌映射构造一个遍历矩阵用于在图像空域迭代置换,然后再采用一个新的混沌序列对像素值进行扩散。通过对该加密算法的分析,找出了该算法存在的安全漏洞,从而提出了选择明文/已知明文的攻击方法,通过选择特殊的明文图像及其对应的密文图像,可在未知密钥的条件下对同样大小的密文图像进行破解。仿真实验结果表明这种攻击方法非常有效。