二维可反向迭代细胞自动机在数据加密中的应用

针对一维触发细胞自动机加、解密速度慢,迭代次数多的问题,提出了一种基于二维触发细胞自动机的数据加密算法。通过邻居细胞间的相互作用与共同演化,反向迭代完成数据加密,正向演化完成数据解密。密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,且可以根据不同的安全性要求,通过调整细胞自动机的邻居半径及加密轮次来实现。分析结果表明,该算法可以抵抗蛮力攻击和已知明文、密文以及差分分析攻击,具有较高的安全性。加、解密共享同一硬件结构也使得本算法具有很强的实用性。     

二维触发元胞自动机加密算法的软件实现

一维触发元胞自动机加密系统的缺点是密钥空间小[1],二维触发元胞自动机在几乎不增加计算量及复杂度的同时,极大地扩张了密钥空间。简述二维触发元胞自动机的基本理论,应用其触发规则建立动态密码系统,完成加密解密,并根据程序的最终测试数据,进行性能分析。     

一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法

针对一维元胞自动机加密密钥空间小、扩散速度慢、安全性不高,以及有些二维元胞自动机需额外增加规则存储空间,加密后效果不理想等问题,提出一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法。该算法首先将明文图像像素值转换为二进制矩阵,再将二进制矩阵分成大小相同的2部分作为仿生元胞自动机的2个初始状态,然后选取一个仿生元胞自动机规则作为密钥,利用仿生元胞自动机的演化进行加密。实验结果表明,本文提出的图像加密方案具有较大的密钥空间,对明文和密钥敏感,可以更好地保障加密图像的安全。     

对称耦合式触发细胞自动机在加密中的应用

提出一种基于一维触发细胞自动机的数据加密算法.待加密的数据块被分成两个等长的子块在两个触发细胞自动机上并行加密.细胞自动机之间采用对称耦合结构,每个细胞自动机迭代时采用的反转规则不仅依赖于其自身的状态,也依赖于与其耦合的细胞自动机以及密钥流的状态.这种结构降低了硬件的实现代价并实现了密钥分存,确保只有在同时获得一对密文时才能正确解密,而且两个子数据块并行加密提高了加密效率.触发细胞自动机的反转规则由子密钥流和数据本身共同决定.密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,所以可以根据不同的安全性要求,通过增加细胞自动机的邻居半径来实现.     

基于二维元胞自动机的双向触发并行加密模型*

根据二维触发元胞自动机的特性,提出了一种二维元胞自动机双触发并行加//解密模型。仿真实验表明:与一维耦合触发元胞自动机相比,二维元胞自动机双触发并行加密模型在适度减慢加/解密速度的情况下,大大提高了密钥空间,具有极高的时间换空间的效率,很好地提高了健壮性和实用性。     

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.     

基于耦合触发元胞自动机的并行加密模型

介绍了耦合触发元胞自动机构造的一般方法，根据耦合触发元胞自动机的特性，提出了一种耦合触发元胞自动机并行加密模型．仿真实验表明：耦合触发元胞自动机并行加密模型与其迭代加密模型相比，大大提高了加密解密速度，具有更好的实时性、普适性．     

一种基于演化细胞自动机的数据加密方法*

提出了一种演化密文与规则的加密方法,以细胞自动机的初态和规则作为演化对象,寻找满足经过迭代后能得到原文细胞自动机的初态和规则.某些原文只在某些特殊规则下才存在满足完全匹配的密文,而且匹配度越高搜索越耗时,所以引入了校验信息,以最大演化代数作为演化计算的终止条件,寻找迭代后与原文最匹配的密文,再通过校验获得完整的原文.通过实验得出:此种加密方法具有较大的密钥空间和良好的置乱效果,而且细胞自动机的邻居半径越大,演化计算的表现越稳定.     

混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法研究

为了使加密系统拥有图像认证功能,能够防止图像在存储与传输过程中被各种攻击肆意篡改,并提高其加解密速度以及安全性,使可逆线性元胞自动机具备记忆贮存功能,提出一种可逆线性记忆元胞自动机。采用混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法来增强加密系统的性能,采用的是图像块加密算法,而非传统的密码流。首先采用二维分段线性混沌映射对初始明文图像进行置乱,改变像素位置;然后对置乱图像进行分块,并利用Logistic映射和可逆线性记忆元胞自动机对每一块进行扩散加密处理,改变其像素值,随后将这些加密后的分块密文组合起来形成密文图像;将HASH方程引入到本文算法中,使其拥有图像认证功能。借助MATLAB仿真软件来验证本文算法,结果表明:所提出的图像认证加密新算法具有优异的加密性能,扩散机制高度安全,计算效率高,其密钥空间足够大,抗攻击能力大幅度提升。     

基于二维X型可逆细胞自动机的加密算法

针对二维传统邻居类型细胞自动机结构和演化复杂、加密效率低,而一维细胞自动机密钥空间小、扩散速度慢、需要多轮迭代才能产生雪崩效应的问题,提出一种新的基于二维X型可逆细胞自动机并引入Arnold变换的加密算法。首先利用提出的细胞自动机对明文序列进行演化;在每一步演化结束后再对序列进行Arnold变换和循环移位变换;最后直到加密的密文满足要求,停止演化和变换。通过实验证明,密钥空间增大16.8%,可以抵抗穷举攻击;另外扩散性和混淆性好,能产生雪崩效应,可抵抗选择明文攻击。     

耦合触发元胞自动机在数据加密中的应用

利用元胞自动机之间的相互作用，提出耦合触发元胞自动机的加密技术，增加密钥空间和增强密码系统的强度．分析结果表明该算法可以抵抗蛮力攻击和差分分析攻击，具有较高的安全性和很强的实用性．     

二阶可逆耦合触发细胞自动机的加密技术研究

为了有效改进细胞自动机加密系统的实现复杂度和加解密效率,提出了一种二阶可逆耦合触发细胞自动机的图像加密方法.通过对简单的可逆细胞自动机进行扩展,构造二阶可逆细胞自动机,并以耦合触发规则对明文图像实行分块加密.二阶可逆细胞自动机的转移状态由其当前状态以及前一状态决定,有效增大了邻域范围,并且因为采用耦合触发规则,因此能明显增大加密系统的密钥空间,保证了系统的计算安全性.与一般触发自动机反向迭代的串行加密方式相比,该方法对于每个细胞的加密具有本质并行性,因此具有极高的加解密效率.通过实验验证其性能,结果表明与其它算法相比,该算法具有较大的密钥空间,能够有效抵抗蛮力攻击和差分分析攻击,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.     

细胞自动机反向迭代加密技术研究

细胞自动机固有的组成单元的简单性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性 ,并表现出复杂的全局特性等特点使得细胞自动机尤其适合于密码学中的应用 .该文简述了细胞自动机的基本概念 ,研究了基于细胞自动机反向迭代的输出序列熵最大化加密技术 ,并对系统保密性进行了分析 .     

Audio scrambling technique based on cellular automata

Scrambling is a process that has proved to be very effective in increasing the quality of data hiding, watermarking, and encryption applications. Cellular automata are used in diverse and numerous applications because of their ability to obtain complex global behavior from simple and localized rules. In this paper we apply cellular automata in the field of audio scrambling because of the potential it holds in breaking the correlation between audio samples effectively. We also analyze the effect of using different cellular automata types on audio scrambling and we test different cellular automata rules with different Lambda values. The scrambling degree is measured and the relation between the robustness and the scrambling degree obtained is studied. Experimental results show that the proposed technique is robust to data loss attack where 1/3 of the data is lost and that the algorithm can be applied to music and speech files of different sizes.     

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.