基于混沌映射和DNA编码的图像加密算法

为了有效改进图像的加密效果及安全性,在对已有的图像加密算法进行分析的基础上,提出基于混沌映射的位变换和DNA序列的图像加密算法。首先,采用混沌映射生成置乱序列对图像在位平面进行置乱,同时达到了图像置乱和扩散的双重加密效果。然后,利用DNA编码规则,对置乱后的图像编码,进行DNA运算,实现图像的扩散。实验结果表明,该算法密钥空间足够大,密钥敏感性较强,具有较好的安全性。     

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。     

基于混沌扩散加密的图像置乱隐藏算法

数字图像信息隐藏技术是近年信息隐藏技术中的热点研究课题,以数字图像作为载体的信息隐藏与传统加密方法不同,利用图像所具有的迷惑性产生的隐藏信息更能经受起恶意者的攻击。本文基于混沌扩散构建图像置乱隐藏算法,利用混沌加密密钥空间大和图像置乱隐藏性能好的双重特点,虽然牺牲一部分扩散加密效率,但安全性和隐藏性更好,更适合实际应用,充分体现了加密扩散性,增强了算法置乱能力。实验证明,该算法具有密钥空间大、隐藏效果好等特点。     

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。     

基于标准映射和加法模运算的图像加密系统

二维的混沌映射因其初值敏感性以及伪随机性而广泛应用于图像加密的置乱环节,不同的混沌映射具备不同的置乱效果。该文比较了常见的二维混沌映射,提出一种快速的图像加密系统,利用离散的标准映射对图像进行置乱,通过简单的加法模运算对象素的灰度值进行替代与扩散,并且在每一轮迭代中使用不同的密钥。     

一种新的基于混沌的彩色图像加密算法

提出一种使用传统的Cat映射与混沌序列结合的方法对彩色图像进行置乱扩散加密,克服了Cat映射周期性与易受选择明文攻击的缺陷。算法使用了Logistic映射和Chebychev映射。首先利用Chebychev映射的平衡性产生密钥,控制Logistic映射的参数,产生多个不同参数的Logistic序列;再用Logistic序列控制图像置乱的范围,使用Lorenz系统得到每次Arnold变换的密钥和置乱次数。置乱完成后,再使用Lorenz系统控制扩散时操作的变量。实验仿真表明:该算法对图像有比较好的置乱扩散效果,克服了Cat映射缺点,并且具有很大的密钥空间,能够高质量加密图像并抵抗常见的攻击。     

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。     

基于多混沌映射算法的图像可逆化加密仿真

原图像经过对矩阵元素随机打乱可得到加密图像,加密后的图像可以有效防止已知攻击。可逆映射可以高效地实现像素置乱,但由于离散混沌序列的初始条件较为敏感,因此像素扩散置乱难度较大。为此提出基于多混沌映射算法的图像可逆化加密方法,在图像加密过程中,采用扩散置乱和Arnold变换置乱图像,通过Logistic映射系统和Chen系统生成离散混沌序列,置乱后图像中红、绿、蓝三基色分别执行异或运算,从而输出加密图像。在图像解密过程中,分别对扩散置乱、Arnold变换以及图像加密执行逆映射,输出解密图像,完成图像可逆化加密。实验结果表明,所提方法密钥敏感性和原图与解密图像像素值分布更均匀、相邻像素相关性更低,鲁棒性更强。     

基于比特置换与核酸序列库的混沌图像加密算法

提出了一种基于比特置换与DNA序列运算的混沌图像加密的算法。该算法首先利用Chen系统产生混沌映射索引对图像进行像素位置置乱,结合蝶形网络对比特位置乱,以实现位级别置乱。再对图像进行DNA编码,并与核酸序列进行代数运算,实现像素的替代,进一步提高了加密的安全性。最后通过密文反馈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,该算法不仅密钥空间大、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。     

一种混沌图像加密算法研究

针对传统基于混沌加密系统没有考虑图像信息自身特点的缺点,文章提出了一种混沌图像加密算法。该算法首先利用混沌理论的到图像的混沌序列,然后通过DCT变换对得到的序列进行位置置乱、灰度值替代的加密处理。文章还对此算法密钥空间、密钥敏感性、抗噪声性能和抗破损性能分别进行了分析。仿真结果和性能分析表明,在保证加密性能的同时,不但图像的存储容量大大减小,而且图像的传输速度也得到了有效地提升。     

A novel image cipher based on mixed transformed logistic maps

In this paper, a novel secure cryptosystem is proposed for direct encryption of color images, based on transformed logistic maps. The proposed cipher provides good confusion and diffusion properties that ensures extremely high security due to the mixing of colors pixels. The encryption scheme makes use of six odd secret keys and chaotic keys for each operation. The operations include initial permutation of all pixels with six odd keys, nonlinear diffusion using first chaotic key, xoring the second chaotic key with resultant values and zig-zag diffusion with third chaotic key. The proposed scheme supports key sizes ranging from 192 to 400 bits. The security and performance of the proposed image encryption technique have been analysed thoroughly using statistical analysis, key sensitivity analysis, differential analysis, key space analysis, entropy analysis and performance analysis. Results of the various types of analyses are showing that the proposed image encryption technique is more secure and fast and hence suitable for the real-time applications.     

Symmetric keys image encryption and decryption using 3D chaotic maps with DNA encoding technique

In present digital era, multimedia like images, text, documents and videos plays a vital role, therefore due to increase in usage of digital data; there comes high demand of security. Encryption is a technique used to secure and protect the images from unfair means. In cryptography, chaotic maps play an important role in forming strong and effective encryption algorithm. In this paper 3D chaotic logistic map with DNA encoding is used for confusion and diffusion of image pixels. Additionally, three symmetric keys are used to initialize 3D chaos logistic map, which makes the encryption algorithm strong. The symmetric keys used are 32 bit ASCII key, Chebyshev chaotic key and prime key. The algorithm first applies 3D non-linear logistic chaotic map with three symmetric keys in order to generate initial conditions. These conditions are then used in image row and column permutation to create randomness in pixels. The third chaotic sequence generated by 3D map is used to generate key image. Diffusion of these random pixels are done using DNA encoding; further XOR logical operation is applied between DNA encoded input image and key image. Analysis parameters like NPCR, UACI, entropy, histogram, chi-square test and correlation are calculated for proposed algorithm and also compared with different existing encryption methods.

     

基于多维混沌系统的图像加密算法

针对目前低维混沌系统容易遭遇分割攻击的问题,提出一种基于多维混沌系统的图像加密算法。以Arnold、Ushiki及3D Lorenz为基础,采用多轮混淆变换和单轮扩散变换研究不同维的混沌映射,包括对图像像素置乱、密钥流生成以及加密操作符选择运算。实验结果表明,该算法能获得良好的加密效果,具有较高的安全性能及较强的抗攻击能力。     

基于改进遍历矩阵和像素值扩散的通用图像加密算法

为了提高遍历矩阵的随机性和安全性,实现对图像信息的有效保护,提出了遍历矩阵构造的新方法,并结合像素值扩散设计了一种有效的图像加密算法。首先,利用混沌序列构造出完全不依赖载体图像灰度值的整数遍历矩阵,并利用此矩阵在图像空域进行迭代置乱,改进了传统遍历仅按特定路线扫描的局限性,以及对遍历周期和次数的过分依赖性;接着采用一个均匀分布的新混沌数列实现像素值扩散,改变了图像的统计特性,并使混沌映射不可逆;最后,构造出符合密码使用习惯的密钥生成系统,形成相对完整的加密体系,实现了图像加密。从统计特性、密钥空间、像素相关性、密钥敏感性、差分分析等多方面对算法的安全性进行了分析,结果表明,算法密钥空间大,抗攻击能力强,安全性高,实用性强。     

一种基于混合混沌序列的图像加密方法

给出了一种基于Henon映射、Logistic映射和Lorenz系统三种混沌动力系统的图像加密算法。该算法用两个离散混沌系统Henon映射和Logistic映射组合来驱动一个连续Lorenz系统,用得到的信号对图像进行加密。对该系统进行数值实验和安全性分析,结果表明该系统不但拥有大的密钥空间,而且对密钥和明文很敏感,具有优良的扩散性能和扰乱性能。另外,具有较好的加密效果和加密效率,并对统计分析具有较好的安全性。     

一种新的基于混沌映射的分组加密方法

利用混沌动力系统对初值敏感、超长周期、看似随机等特性,和传统密码学相结合提出了一种新的对称加密方法。文中,分别对字符和图像输入做了实验;另外,还对这个加密系统进行了多种通用的密码学分析和测试,包括密钥空间分析,密钥敏感性测试,统计分析等等。实验及分析进一步表明,笔者提出的方法能够有效地把明文混乱和扩散进密文,并且能够有效地抵抗多种攻击。     

Chaos-based image encryption scheme combining DNA coding and entropy

Information security has became more and more important issue in modern society, one of which is the digital image protection. In this paper, a secure image encryption scheme based on logistic and spatiotemporal chaotic systems is proposed. The extreme sensitivity of chaotic system can greatly increase the complexity of the proposed scheme. Further more, the scheme also takes advantage of DNA coding and eight DNA coding rules are mixed to enhance the efficiency of image confusion and diffusion. To resist the chosen-plaintext attack, information entropy of DNA coded image is modulated as the parameter of spatiotemporal chaotic system, which can also guarantee the sensitivity of plain image in the encryption process. So even a slight change in plain image can cause the complete change in cipher image. The experimental analysis shows that it can resistant different attacks, such as the brute-force attack, statistical attack and differential attack. What’s more, The image encryption scheme can be easily implemented by software and is promising in practical application.     

A parallel image encryption method based on compressive sensing

Recently, compressive sensing-based encryption methods which combine sampling, compression and encryption together have been proposed. However, since the quantized measurement data obtained from linear dimension reduction projection directly serve as the encrypted image, the existing compressive sensing-based encryption methods fail to resist against the chosen-plaintext attack. To enhance the security, a block cipher structure consisting of scrambling, mixing, S-box and chaotic lattice XOR is designed to further encrypt the quantized measurement data. In particular, the proposed method works efficiently in the parallel computing environment. Moreover, a communication unit exchanges data among the multiple processors without collision. This collision-free property is equivalent to optimal diffusion. The experimental results demonstrate that the proposed encryption method not only achieves the remarkable confusion, diffusion and sensitivity but also outperforms the existing parallel image encryption methods with respect to the compressibility and the encryption speed.