二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法

针对现今分数阶Fourier变换和传统混沌加密的不足,提出了一种基于二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法。该算法首先借助明文图像信息生成辅助密钥矩阵与输入密钥相结合得到混沌序列,再将生成的中间密文作为二维离散分数阶Fourier变换输入,最后进行置乱操作,使得明文信息得到很好的隐藏。通过实验仿真表明,该算法不仅能有效抵抗统计特征攻击、差分攻击,而且大大改善经传统分数阶Fourier变换后直方图像不平滑的缺点,达到很好的加密效果。     

用于Hadoop平台的混沌加密研究与实现

为解决传统单机模式串行加密方法存在的不足,设计了一种基于Hadoop平台的混沌加密算法的运行方案。该方案运用MapReduce并行框架和混沌加密伪随机数以及初值敏感的原理,提出一种针对MapReduce框架和混沌加密优化的并行混沌加密方案,即用明文长度作为初值,分别对Chen、Lorenz、Rossler三种超混沌系统进行初始迭代,同时提出对明文数据按1 MB进行分块的设计理念,通过根据偏移量,判断每个分块生成长度为1 MB的Chen、Lorenz、Rossler三个密钥序列的方法,达到提升数据密度安全性、减少运行内存占有量等目的。该设计框架中,Chen序列用于明文置乱操作,Lorenz序列用于异或的扩散操作,Rossler序列用于取模的辅助扩散操作。实验证明,针对MapReduce并行框架特性和混沌系统特性的优化算法,在有效减小内存占用量、提高加密速度的同时,明文关联的加密操作达到了有效防御选择明文攻击的目的。     

细胞神经网络与改进AES的超混沌图像加密方案

针对当前一类基于混沌系统的图像加密算法的应用进行研究,提出了一种五维细胞神经网络和AES（高级加密标准）加密算法相结合的超混沌图像加密算法。该方法定义了五个数和提取一个与明文像素值相关的参数作为密钥,通过细胞神经网络生成的超混沌序列作为AES加密算法的目标密钥;将明文与目标密钥进行异或处理;将目标密钥代入算法进行若干次AES加密算法进行加密得到密文。通过实验仿真表明,该算法能较好地抵抗差分攻击、统计特性分析等,而且还能有效抵抗明文攻击,加密效果较好。     

应用Henon超混沌系统改进的图像加密

为提高混沌系统图像加密的安全性,提出了一种结合MD5信息摘要的混沌图像加密算法。新算法使明文的信息摘要值参与Henon超混沌系统的初始化,增强了明文的敏感性,也比一般的混沌系统更具复杂性。同时,改进的二进制密码流序列生成算法导致分组长度动态变化,进一步扰乱了混沌系统的原有特性及密码流的分组特征。理论分析和实验说明算法能有效地抵御选择明文攻击、差分攻击和分割攻击。     

抗明文攻击的动态DNA编码数字图像加密算法

针对传统图像加密算法易受明文攻击的问题,提出了结合DNA动态编码和离散混沌系统的数字图像加密算法。首先,选取动力学特性复杂且计算复杂度低的离散混沌系统,为图像密码系统提供优质熵源。接着,设计明文相关机制生成混沌加密序列以抵御选择明文攻击。然后,利用混沌序列对图像比特平面置乱,并依次进行DNA编码、混淆和解码的操作。最后,执行比特平面混淆以获得最终的密文。理论分析和实验结果表明,本文的图像加密算法具有密钥空间大、相邻像素相关性强、直方图统计特性优良等特性,该算法在抵抗明文攻击时的鲁棒性。     

基于云计算的混合超混沌加密算法研究

针对云计算环境中的数据安全问题,提出了一种基于云计算的混合超混沌加密算法。首先,选取三个超混沌系统的初始值作为密钥参数,利用超混沌系统更加复杂的动力学行为产生随机特性良好的混沌序列;接着,对三个超混沌系统进行预处理后,进而设计一个混合超混沌分组加密方案;最后,基于MapReduce的云计算分布式编程模型,设计并行超混沌加密算法。实验结果和分析表明,算法具有执行效率高,密钥空间大及密钥敏感性良好的特性。     

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。     

对超混沌系统的图像加密算法安全性的改进*

针对Gao等人提出的一种基于超混沌系统的图像加密算法的安全性缺陷,提出了一种改进的图像加密算法,该算法利用超混沌产生的超混沌序列对明文不同的像素点采用不同的方式进行加密。仿真实验结果表明,改进算法加密效果良好,加密效率更高,在保留原算法优点的基础上克服了其不能抵御选择明文攻击和选择密文攻击的缺陷,具有更高的安全性。     

基于混沌序列的数据加密算法设计与实现

从理论上分析了混沌序列加密方式、密钥流产生方法、密钥空间大小 ;提出了基于 L ogistic混沌序列的数据加密模型 ;通过对混沌序列加密算法的设计 ,提高了运算速度 ;算法分析表明该算法具有很强的抗密钥穷举攻击和抗选择明文攻击的能力 .作者采用微软公司 VS.Net开发工具设计了基于混沌序列的数据加密软件 (Sm artdog) ,该软件适合于任何数据文件的加密 ;并将混沌加密算法与常用加密算法 DES、RSA进行了比较 .     

改进的分块算法在矩形图像加密中的应用

为提高图像加密算法抵御穷举攻击、统计分析攻击及差分攻击的能力,提出了一种改进的基于混沌的分块图像加密算法,并用于矩形灰度图像加密。该算法通过对外部密钥分组生成Logistic映射初始条件并迭代生成混沌序列,有效增强了密钥的敏感性。提出三向散布并结合像素值替代算法能够明显增强算法抵御差分攻击的能力;同时为增强算法的鲁棒性,采用反馈机制修改密钥。实验结果表明,该算法较二维混沌图像加密具有更高置乱度,且能够有效抵御穷举攻击、统计分析攻击及差分攻击。     

基于MapReduce的并行同态加密算法

根据云计算分布式的特点,并结合同态加密和Hadoop环境下MapReduce并行框架,提出了一种基于MapReduce计算框架的并行同态加密方案。实现了具体的并行同态加密算法,并对该方案的安全性和正确性进行了理论分析。同时,在16个核的计算集群中进行实验,数据加密的加速比可以达到13。实验结果表明,基于MapReduce的同态加密方案可以有效地减少数据的加密时间,有利于面向实时的应用。     

基于Hadoop的Lorenz超混沌加密算法设计

针对大数据环境中存在的数据安全及隐私保护问题,提出一种基于Hadoop大数据平台的超混沌数据加密算法。利用超混沌Lorenz系统更加复杂的动力学行为以及所产生的序列具有更好的随机性等特点,结合Hadoop平台的MapReduce并行编程模型,设计具有较高执行效率和安全性的密码算法。实验结果表明,相比于AES算法,本文设计算法的执行效率提高了近40%。在安全性方面,算法具有密钥空间大、密钥敏感性良好的特性。     

二维反三角超混沌系统及其在图像加密上的应用

为了进一步提高混沌系统的混沌特性，为图像加密算法提供更可靠的混沌系统，增强图像加密算法的安全性，提出了一种基于二维反三角超混沌系统的新型图像加密算法。首先，在一维三角混沌函数的基础上构建了一个二维反三角超混沌系统，通过分岔图和Lyapunov指数等仿真实验，验证了该系统具有更广的混沌区间和更强随机性的迭代序列，遍历性更加优秀；然后，基于此混沌系统，采用"置乱-扩散"策略，根据不同密钥生成的不同超混沌序列，对图像矩阵进行无重复置乱和循环移位扩散，循环三次得到密文，完成加密过程；最后，对图像加密方案进行了直方图分析、密钥空间分析、相邻像素相关性分析、明文敏感性分析和信息熵分析等性能测试。其中密文图像的相关指标参数像素变化率（NPCR）和统一平均变化强度（UACI）的测试值非常接近于它们的理想期望值，信息熵的测试结果约为7.997，也非常接近于理想期望值8。实验结果表明，此图像加密系统具有更可靠的安全性，抵抗攻击能力强，在图像安全领域具有较好的应用前景。     

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。     

基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密算法

为了有效改善传输速率并降低带宽负担, 提出一种基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密方案. 首先将多幅原始图像拼接成新的明文图像, 并将部分明文信息与随机正整数结合产生混沌系统初始值, 利用超混沌系统产生的伪随机序列生成加密过程所需的测量矩阵、置乱序列及扩散序列. 其次通过离散小波变换、阈值处理以及并行测量对明文图像进行压缩处理, 有效减少运算数据量, 大大加快运行速率. 最后通过无重复置乱操作和双向加模扩散得到最终的密文图像. 经多个层面的仿真模拟实验, 验证了所提算法能有效抵御剪切攻击, 且具有比较高的安全性.     

基于超混沌系统的多权限多图像加密算法

为有效改善多图像加密质量及其对数据传输的安全性,提出一种基于超混沌系统的多权限多图像加密算法.首先,将L幅明文图像分别进行分段线性混沌映射(piece-wise linear chaotic map, PWLCM)的双层交叉耦合操作,并通过异或进行合并得到类噪声图像;接着,采用最低有效位嵌入算法将类噪声图像嵌入到第L+1幅明文图像信息中,得到半加密图像;最后,通过结合一维的cubic映射和一维帐篷映射,产生一个二维cubic-帐篷混沌映射(two-dimensional cubic-tent modular map, 2D-CTMM),利用其对半加密图像扩散后进行双层阶梯置乱,得到密文图像.实验结果表明:所提方法对明文以及密钥十分敏感,密钥空间大,可以有效抵御统计攻击和差分攻击,并且该算法在保证安全性的前提下,实现了用户多权限解密以及用户部分解密工作.     

云环境下基于自然对数序列的似混沌序列图像加密方案

针对云计算中图像数据的安全问题,提出一种基于自然对数序列的似混沌序列图像加密方案.提出自然对数序列的概念,验证其似混沌特性;使用二维猫映射对图像进行像素置乱,并在此基础上利用SM3杂凑算法和自然对数序列进行像素值扰乱,得到加密图像;在离散对数的假设下,证明方案具有IND-CCA安全.仿真实验表明,该方案在安全性上与混沌...     

结合多混沌映射与DNA的彩色图像加密算法

针对低维混沌系统和单一的DNA加密方案的空间小、复杂度低等问题,提出一种基于多混沌映射与DNA的彩色图像加密算法.先利用Arnold变换对图像每分量进行图像位置置乱,利用Logistic混沌映射产生与明文图像大小相同的随机矩阵并进行分块操作,再进行DNA规则运算,其运算方式由Chen超混沌系统产生的混沌序列动态决定.仿真实验结果表明,算法加密与恢复效果良好,能有效地抵御各种统计攻击与差分攻击,具有良好的安全性、抗噪声性好、复杂高等加密性能.