对“一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进”的选择明文攻击

针对一种改进的超混沌图像加密算法进行攻击.该算法利用超混沌系统对像素矩阵的初等变换实现像素置乱,并将像素置乱后的矩阵与超混沌系统的不同组合进行异或运算实现图像扩散.由于该算法采用易被攻击的矩阵初等变换和异或运算的加密措施,使其很难抵抗各种攻击.选择三个各具特点的明文矩阵,在未知加密密钥的前提下对该算法进行选择明文攻击.仿真结果表明对该算法实现了选择明文攻击.     

基于混沌映射的图像块加密算法

针对图像置乱和扩散加密算法中的漏洞,提出一个明文信息可以参与的加密算法.通过耦合混沌序列来提取部分明文信息,采用提取的明文信息控制密钥的产生进而对明文加密.在加密的过程中,利用计算机二进制的特点进行分块加密,并对图像进行扩散处理.理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有足够大的密钥空间,密文对密钥很敏感,能够抵抗明文攻击和统计攻击,比仅对图像置乱和扩散加密更安全,并且加密效果较理想,可广泛应用于信息安全领域.     

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。     

一种混沌图像加密算法的选择明文攻击和改进

在已有的四维超混沌系统的基础上构造了一个五维超混沌系统,对一种结合超混沌序列和移位密码的数字图像加密算法进行了分析,通过选择明文攻击的方法,成功破解了该算法中用于像素位置置乱以及像素值扩散和混淆的等效密钥,从而能利用破解的等效密钥解密出目标明文。为此对该算法进行了两个方面的改进。一个改进是加密系统中使用了新构造的五维超混沌系统,使得改进算法的密钥空间更大,进一步提高了安全性。另一个改进是设计混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,达到“一次一密”的效果。密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计分析、信息熵分析、差分攻击分析、抗剪切、抗噪声、抗压缩分析等实验结果表明,改进后的图像加密算法比原加密算法更加安全有效。     

一类图像载体与多混沌系统的动态音频加密算法

针对单一混沌系统在加密中有密钥空间小、安全性较低等问题,提出了图像载体与多混沌系统的动态音频加密算法。首先对明文音频进行分块以提升算法运行效率。通过初始密钥与明文音频特征值生成高级密钥,显著增加了密钥空间。设计多种混沌系统相结合的随机数发生器,并通过NIST sp800_22随机性测试来验证其随机性。将明文音频信息转移至特征矩阵P中得到音频图像,最后通过循环余数置乱算法与扩散得到加密音频图像与加密音频。仿真实验与性能测试表明：该加密算法密钥空间大、密钥敏感性强、加密音频能量分布均匀,具有较强的抗攻击性能、鲁棒性以及高效的加密效率。     

基于超混沌序列的图像加密方案

为了提高保密图像传输安全性, 基于超混沌序列提出一种图像置乱与置换加密方案。根据明文像素信息对超混沌序列进行改造处理, 使得密钥序列对明文图像敏感, 再根据分离置乱密钥序列与灰度值置换密钥序列分别对图像像素执行置乱与置换操作。仿真结果表明, 加密图像灰度分布均衡, 密文对明文与密钥高度敏感, 可有效抵御统计、穷举、差分等多种攻击, 验证了方案的可行性。     

基于混沌映射的图像加密算法

目前大多数图像加密方法都只是针对方形图像的加密,为了解决这一局限性提出了一种同时适用于方形和矩形图像的加密算法。将基于图像拉伸和折叠获得的新二维映射用于图像位置置乱,将含有混沌映射的扩散函数用来改变原图各像素点的灰度值,从而得到位置置乱和灰度置乱相结合的加密算法。实验仿真结果表明该算法能够很好地实现对任意大小和形状图像的加密,且加密效果令人满意。算法具有密钥空间大、密钥敏感性强以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。     

基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密算法

为了实现对彩色图像信息的有效保护,提出一种像素置乱及密文交错扩散技术相结合的加密算法。首先对3个分数阶混沌系统产生的混沌序列进行优化改进,得到两组不同的性能优良的混沌密钥序列,并将RGB彩色图像转换为由基色分量组成的灰度图像;然后,利用一组改进的混沌密钥序列对该灰度图像的像素位置进行置乱;最后,利用另一组改进的混沌密钥序列对置乱图像进行2轮基色分量之间的密文交错扩散操作,得到加密图像。仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,高度的密钥敏感性,较好的像素分布特性,且在抵抗唯密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。     

基于混合混沌系统和ECG信号的图像加密算法

为提高明文图像和密钥在加密算法的敏感性和不可预测性,设计了一种基于混合混沌系统和ECG信号相结合的图像加密算法。ECG信号因人而异且难以模仿和复制。首先利用wolf算法计算出随机性强的ECG信号特征值,以及生成明文图像的SHA-256哈希值,用于计算混合混沌系统和ZigZag变换的初始条件;其次利用改善的ZigZag变换对明文图像进行动态置乱,并进行DNA动态编码;最后对置乱的图像按照一定的方法完成扩散过程。通过理论分析和实验结果表明,该加密算法对明文图像和ECG信号高度敏感,具有密钥空间大的优点,能够有效地抵抗已知明文、选择明文攻击、抗穷举攻击和差分攻击。     

密钥动态选择机制的图像加密算法

构造了一个六维离散混沌系统，并在此混沌系统的基础上设计了一个伪随机数生成器。基于该伪随机数生成器提出了一种密钥动态选择机制的图像加密方案。该加密方案采用了经典的置乱-扩散加密结构。在该加密方案中，置乱序列与明文图像的像素总和相关，而在扩散阶段的扩散密钥流是根据每个像素值动态变化的，因此算法能抵抗选择明文（密文）的攻击。解密时的密钥只是混沌系统的初始值，明文图像的像素的总和是不需要的，因此克服了“一次一密”加密方案（加密不同明文所用密钥不同）中密钥管理的难度。实验结果和安全性分析表明：该算法具有密钥空间大、密文没有明显的统计特性、密文对明文和密钥非常敏感、能够抵抗差分攻击和选择明（密）文的攻击等优点，具有良好应用前景。     

一种基于超混沌系统的双图关联加密算法

针对现存混沌图像加密算法中存在系统安全性不高、无法抵御明文攻击、加密图像相互独立、效率低等问题,提出了一种基于超混沌系统的双图关联加密算法。首先根据明文图像,由超混沌系统产生与之相关的混沌随机矩阵,对明文图像进行深度扩散;选取其中一幅图像进行明文关联的置乱操作与快速比特扩散生成密文◢c▼1▽;之后对剩余图像进行自适应关联比特操作生成密文c▼2▽,完成双图关联的图像加密。实验结果与仿真分析表明,该算法不仅具有更高的效率与更强的抗明文攻击能力,而且仅由一幅密◣文不能得到与之相应的明文图像,安全性更高,具有良好的应用场景。     

基于DNA编码和超混沌系统的图像加密算法

针对DNA编码规则单一和混沌加密算法对密钥的灵敏度低等问题,提出一种基于DNA编码和超混沌系统的图像加密方案。该算法首先使用SHA-3算法计算明文图像的哈希值,用于超混沌系统的初始值,增加明文敏感性;其次将图像转换为DNA序列,并与所构建的S盒子进行DNA序列运算;最后用超混沌系统产生的序列对图像进行置乱。结果和理论分析表明,该算法不仅提高了密钥敏感性和传输数据的安全性,而且具有较好的抗穷举攻击、统计攻击和差分攻击能力。     

超混沌系统和AES结合的图像加密算法

针对传统AES（高级加密标准）加密算法存在密钥空间小、固定不变等缺点,提出了一个新的超混沌系统和AES结合的图像加密算法。该算法首先利用超混沌Qi系统产生超混沌序列,截取混沌序列作为AES加密算法的目标密钥,且截取过程中引入了明文图像像素的平均值作为参数,以适应明文图像的变化。然后,将目标密钥代入AES加密算法进行两轮循环加密,且每轮加密过程中的S盒和轮密钥由混沌序列产生,增强了密钥的随机性。仿真实验结果表明,该算法能够很好地结合两者的优点,达到很好的加密效果。     

基于超混沌系统的自适应图像加密算法

基于超混沌系统提出一种自适应图像加密算法。先对超混沌信号进行改造处理,并根据明文像素信息对序列进行变换,使得密钥序列对明文图像敏感;然后以前一个加密像素为基础,通过非线性运算产生中间密钥自适应加密后一个像素,直至所有像素加密完成;最后分别从统计特性、抗差分攻击、密钥敏感及密钥空间和执行效率对算法进行仿真分析,结果显示该算法具有安全性高、运行效率高等特点。     

Cryptanalysis and improvement of an image encryption algorithm based on hyper-chaotic system and dynamic S-box

Recently, an image encryption algorithm based on hyper-chaotic system and dynamic S-box has been proposed by Liu et al. The main idea of the encryption algorithm is utilizing key-streams generated by hyper-chaotic system to permute and substitute plain-image pixels. In this paper, we analyze the potential security problems of the encryption algorithm in detail and propose a chosen-plaintext attack to break the encryption algorithm. The proposed chosen-plaintext attack indicates that the encryption scheme is insecure and not suitable for image secure communication. Based on the result of cryptanalysis, an improved algorithm is proposed to eliminate the potential security problem in Liu’s algorithm. Experimental results show that improved algorithm not only inherits the merits of the original scheme, but also has better cryptographic performances in statistical characteristics, plaintext sensitivity and key sensitivity.     

Bit-level quantum color image encryption scheme with quantum cross-exchange operation and hyper-chaotic system

In order to obtain higher encryption efficiency, a bit-level quantum color image encryption scheme by exploiting quantum cross-exchange operation and a 5D hyper-chaotic system is designed. Additionally, to enhance the scrambling effect, the quantum channel swapping operation is employed to swap the gray values of corresponding pixels. The proposed color image encryption algorithm has larger key space and higher security since the 5D hyper-chaotic system has more complex dynamic behavior, better randomness and unpredictability than those based on low-dimensional hyper-chaotic systems. Simulations and theoretical analyses demonstrate that the presented bit-level quantum color image encryption scheme outperforms its classical counterparts in efficiency and security.     

一种超混沌图像加密方案的安全性分析

该文针对一种超混沌图像加密算法进行选择明文攻击,结果表明该算法中间密钥序列与明文图像不存在关联,所采用的加密公式可进行反推运算,并且待加密像素仅仅采用异或的加密方式,导致中间密钥序列可被破解,进而可对密文信息进行恢复.     

A simple,sensitive and secure image encryption algorithm based on hyper-chaotic system with only one round diffusion process

Based on hyper-chaotic systems, a novel image encryption algorithm is introduced in this paper. The advantages of our proposed approach are that it can be realized easily in one round diffusion process and is computationally very simple while attaining high security level, high key sensitivity, high plaintext sensitivity and other properties simultaneously. The key stream generated by hyper-chaotic system is related to the original image. Moreover, to encrypt each pixel, we use the sum of pixels which are located after that pixel. The algorithm uses different summations when encrypting different input images (even with the same sequence based on hyper-chaotic system). This, in turn, will considerably enhance the cryptosystem resistance against known/chosen-plaintext and differential attacks. The change rate of the number of pixels in the cipher-image when only one pixel of the original image is modified (NPCR) and the Unified Average Changing Intensity (UACI) are already very high (NPCR?>?99.80233 % and UACI?>?33.55484 %). Also, experimental results such as key space analysis, histograms, correlation coefficients, information entropy, peak signal-to-noise ratio, key sensitivity analysis, differential analysis and decryption quality, show that the proposed image encryption algorithm is secure and reliable, with high potential to be adopted for the secure image communication applications.