一种新的基于魔方变换的数字图像置乱加密算法

提出一种基于魔方变换的数字图像置乱加密算法,突破了传统的不改变图像像素值、仅通过重新排列图像像素点的位置实现图像置乱加密的方法,在三维空间上实现了对图像数据的置乱加密,打破了原有图像的所有特征.提出了一种新的密钥与魔方变化的编码对应法则,使该加密算法的加密密钥不受类型、大小的限制,具有密钥空间大的特点.仿真结果表明,该算法具有很好的加密、解密结果.     

基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密算法的安全性分析

近年来,不断有新的图像加密算法被提出,其安全性却未得到充分的分析和验证。该文对一种最新报道的图像加密算法的安全性进行了分析。所分析算法通过基于变步长约瑟夫遍历的像素置乱、基于DNA动态编码的像素替换及像素行列扩散来完成图像加密。分析表明,该算法的秘密密钥设计不具有实用性,加密过程也存在缺陷。在选择明文攻击条件下,对该算法的加密过程进行了密码分析,并提出了相应的攻击算法。仿真实验和理论分析确认了所提攻击算法的有效性与可行性。最后,针对所分析算法及部分图像加密算法中存在的问题,提出了改进建议。     

一种动态密钥与DNA交错编码的多图像加密算法

针对目前多图像加密算法中置乱效果不佳、DNA编码模式固定及密钥更新方式实用性低等问题,提出了一种基于动态密钥更新与DNA动态交错编码的加密方案。首先,设计了一种利用SHA-256的动态密钥更新方案,通过限制新密钥中的明文信息量摆脱一次一密的密钥系统。其次,改进了三维循环移位置乱方法,并以此降低明文中的相关性。随后,根据混沌序列动态选取DNA编码规则及编码顺序,并在此基础上将图像矩阵逐像素动态交错编码为DNA序列。最后,将编码后的DNA序列与给定序列进行碱基运算完成对明文图像的加密。仿真实验表明,该算法密文图像的相关性可低至10^-3,全局信息熵可达7.999 4。该算法能抵挡各种攻击方式,具有较高安全性。     

改进的DNA图像加密算法

针对数字图像加密算法复杂度高、安全性较差问题,通过对相关算法进行研究,提出一种DNA序列与混沌系统相结合的新型算法。该算法突破了先置乱图像像素后改变像素值的方式,利用传统DNA密码学中的并行性和信息密度的特性,对数字图像进行处理,然后结合混沌序列对其进行加密。仿真结果表明,较其他算法相比,不仅具有安全性高,密钥空间大,而且对穷举攻击、统计攻击、差分攻击有良好的鲁棒性。     

基于混沌集的图像加密算法

该文提出一种基于包含离散混沌系统、连续混沌系统的混沌系统集的混沌加密算法,该加密算法可以根据加密强度需求选择不同的混沌系统组合,利用图像像素的像素均值及像素坐标值为参数控制混沌密钥产生,增强混沌密钥与明文数据之间的联系。在加密基础上,将密文按位切割成3个数据后伪装隐藏在一个处理后的公开图像内,改变了密文外观特性。通过对加密后的图像进行图像直方图分析、相邻像素相关性分析及图像信息熵分析,表明该加密算法有效,在图像保密传输中具有应用潜力。     

基于混沌压缩感知和DNA编码的多图像加密算法

为了解决现有图像加密算法处理后的密文图像在传存储过程中带宽利用率低、 占据较大的存储空间等问题,提出了一种新的基于混沌压缩感知和DNA编码的多图像加密算法,可同时对多幅图像进行压缩加密为一幅密文图像.通过SHA-256安全散列算法产生内部密钥,实行一次一密,极大地提高了算法的安全性.相比于传统加密算法,密文图像空间利用...     

基于矢量分解和相位剪切的非对称光学图像加密

结合矢量分解和相位剪切提出一种新的非对称光学图像加密算法,明文经过4个密钥加密得到分布均匀的密文和3个解密密钥。解密密钥在加密过程中产生,不同于加密密钥,实现了非对称加密,增加了系统的安全性。在矢量分解过程中产生的解密密钥与明文关联强,比现有光学非对称加密算法中明文对密文和解密密钥更为敏感,抵御选择明文攻击能力更强,同时也提高了解密密钥的敏感性。相位剪切的引入扩大了密钥空间,增强算法安全性,产生实数密文更便于传输。实验分析表明:该算法密文分布均匀、相邻像素相关性低,解密密钥、明文对解密密钥和密文敏感性高,抵御各种攻击能力强,有更好光学图像加密效果。     

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。     

基于DNA编码运算和混沌系统的图像分块加密算法

针对当前基于DNA编码运算的图像加密算法复杂度和安全性较低的问题,提出一种图像分块加密算法.利用Lo-gistic混沌映射产生与明文图像大小相同的随机矩阵,然后对明文图像和随机矩阵进行分块,每个子块的DNA编解码方式以及相互之间的DNA运算均由Chen超混沌系统产生的混沌序列动态决定,同时引入密文反馈机制,使算法得到更好的扩散效果.此外,算法的密钥由明文图像生成,实现了一次一密的加密.仿真实验结果和分析表明加密效果良好,算法利用了DNA可选择编码方式和运算操作丰富的特点,具有较高的复杂度和安全性,密钥空间大,能抵抗多种攻击.     

基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法研究

鉴于当前经典图像加密算法的局限性及量子密钥分发协议无条件安全的特性,提出一种基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法。首先通信双方产生量子密钥序列,然后将密钥序列转换成与要加密的图像对应的像素矩阵,将该像素矩阵与对应的图像的像素矩阵元素按位进行异或运算,再利用下一量子密钥序列生成像素置乱矩阵,对图像像素进行置乱变换,最终完成加密。解密方用与发送方相反的方法进行像素位置复原,再利用密钥矩阵进行异或运算即可解密。该算法所有密钥均采用量子密钥分发协议产生,安全性高,实现简单,经实验仿真证明,加密后的图像直方图呈均匀分布,像素相关性非常弱,像素变化率和信息熵高。     

High-capacity reversible data hiding in encrypted image based on specific encryption process

This paper proposes a novel reversible data hiding method in encrypted images based on specific encryption process. In the proposed specific encryption algorithm, the stream cipher and prediction error are combined to vacate room for data embedding. After that, a permutation operation is performed on the encrypted image to improve the security. In the embedding process, we can embed a large amount of secret data in the encrypted image by pixel value expansion because most of the pixel values are less than 128 by the specific encryption process. At the receiver end, the encrypted image can be recovered from the marked encrypted image without knowing the secret data. Therefore, even if the recipient only has the encryption key, the original image will be perfectly recovered. If the recipient only has the data-hiding key, the secret data will be extracted. And if the recipient has both keys, the original image and the secret data are both available. The proposed method achieves a higher embedding capacity than that of methods based on vacating room after encryption. It does not require the image owner to perform reversible data hiding techniques on the original image, which is more convenient than methods based on reserving room before encryption. Experimental results demonstrate that the proposed method outperforms other state-of-the-art methods.     

基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密算法

数字图像传输和存储的安全问题已成为信息安全研究的热点。该文提出一种基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密方法。首先将混沌映射产生的随机序列作为约瑟夫遍历的变步长，改进约瑟夫遍历问题，并采用改进的约瑟夫遍历对图像像素位置进行置乱；其次，动态选择DNA编码规则，对图像像素进行DNA编码，并与给定的DNA序列进行碱基运算；DNA编码规则的动态选择，很好地解决了DNA编码规则少所带来的安全隐患，提高了算法的安全性。最后通过密文反馈和混沌系统迭代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。     

一种基于RSA的数字图象加密技术及其快速实现

RSA公钥密码体制的安全性依赖于大整数因数分解的困难性,目前安全素数产生难度大,运算时间长。文章根据素数的特殊表示法研究了一种高速的安全素数算法,针对当今的信息安全问题和数字图像的特点,提出了一种基于图像信息摘要和RSA的图像加密技术,利用图像信息摘要构造图像像素置乱矩阵并对图像像素矩阵进行置乱后再运用RSA公钥加密算法对置乱后的图像快速加密。     

A fast color image encryption algorithm based on coupled two-dimensional piecewise chaotic map

In recent years, a variety of chaos-based image cryptosystems have been proposed. Owing to the exceptionally desirable properties of mixing and sensitivity to initial conditions and parameters of chaotic maps, chaos-based encryption has suggested a new and efficient way to deal with the intractable problem of fast and highly secure image encryption. This paper proposes a novel chaos-based image encryption algorithm to encrypt color images by using a Coupled Two-dimensional Piecewise Nonlinear Chaotic Map, called CTPNCM, and a masking process. Distinct characteristics of the algorithm are high security, high sensitivity, and high speed that can be applied in encryption of color images. In order to generate the initial conditions and parameters of the CTPNCM, 256-bit long external secret key is used. Computer simulations confirm that the new algorithm has high security and is very fast for practical image encryption. It is demonstrated that the number of pixel change rate (NPCR), the unified average changing intensity (UACI), and entropy can satisfy security and performance requirements (NPCR>0.99672, UACI>0.334904, Entropy>7.99921). Experimental results reveal the fact that the proposed algorithm yields better security performance in comparison to the results obtained from other algorithms.     

Improved algorithm for image encryption based on DNA encoding and multi-chaotic maps

New image encryption based on DNA encoding combined with chaotic system is proposed. The algorithm uses chaotic system to disturb the pixel locations and pixel values and then DNA encodings according to quaternary code rules are carried out. The pseudo DNA operations are controlled by the quaternary chaotic sequences. At last the image encryption through DNA decoding is achieved. The theoretical analysis and experimental results show that the algorithm improves the encoding efficiency, enhances the security of the ciphertext, has a large key space and a high key sensitivity, it is able to resist the statistical and exhaustive attacks.     

Novel SCAN-CA-based image security system using SCAN and 2-D von Neumann cellular automata

This paper presents a novel SCAN-CA-based image security system which belongs to synchronous stream cipher. Its encryption method is based on permutation of the image pixels and replacement of the pixel values. Permutation is done by scan patterns generated by the SCAN approach. The pixel values are replaced using the recursive cellular automata (CA) substitution. The proposed image encryption method satisfies the properties of confusion and diffusion as the characteristics of SCAN and CA substitution are flexible. The salient features of the proposed image encryption method are lossless, symmetric private key encryption, very large number of secret keys, key-dependent permutation, and key-dependent pixel value replacement. Simulation results obtained using some color and gray-level images clearly demonstrate the strong performance of the proposed SCAN-CA-based image security system.     

快速置乱耦合3D混沌映射的图像加密算法研究

针对当前3D混沌映射加密算法的安全性不高,且其置乱过程的计算量大,置乱性不稳定,以及置乱方法不具有通用性等缺陷,设计了一种快速通用置乱方法,并将混淆与扩散机制同时引入进来,提出了一种新的3D混沌映射图像加密算法。首先利用快速置乱方法置乱初始图像,以改变像素位置;利用三维Chen系统结合像素值变换函数所生成初始外部密钥迭代3D混沌映射,得到一个序列,该序列根据混淆机制对置乱图像像素值进行混淆;改变外部密钥,再迭代计算3D混沌映射,得到三元一维伪随机数组,并借助密钥流机制量化该数组,得到新序列,利用该新序列根据扩散机制对混淆后的像素进行扩散处理。借助MATLAB仿真软件对该算法及其他3D算法进行对比仿真。结果显示:与其他3D算法相比,该算法安全性更高,置乱速度更快,计算效率更高,且其密钥空间巨大。     

改进约瑟夫遍历和分段Logistic映射的图像加密算法

为了满足网络通信和图像传输的安全,提出了一种改进约瑟夫遍历和分段Logistic映射的图像加密算法,在置乱过程中通过改进约瑟夫遍历对待加密图像进行全局像素置乱,将置乱像素按照矩阵排列,分解成两个四位的高低矩阵,低四位矩阵利用分段的Logistic混沌映射进行加密处理,对高四位矩阵通过异或运算改变原来矩阵,再将两个四位矩阵结合起来得到加密图像。改进的约瑟夫遍历可以有效抵御周期性攻击,分段Logistic映射引入图像的元素值增强了秘钥的独特性,实验结果证明,该加密算法秘钥空间大,安全性能好,可以抵御穷举,直方图统计等各种攻击。