基于比特和混沌的圖像加密算法研究.pdf

1、近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和多媒體應(yīng)用的不斷增長，數(shù)字信息已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，圖像、語音、視頻等已成為我們生活中不可或缺的一部分。由于數(shù)字圖像具有直觀、形象及生動(dòng)等特性，因此人們將它作為最為重要的一種信息傳達(dá)方式。然而，信息技術(shù)在給人們都帶來巨大便利的同時(shí)，信息安全問題也在日益增多。美國“棱鏡”計(jì)劃曝光后，網(wǎng)絡(luò)信息安全立即成為社會(huì)各界所共同關(guān)注的熱點(diǎn)問題。由于數(shù)字圖像的一些內(nèi)在特性如高冗余性、海量數(shù)據(jù)、高相關(guān)性等，使傳

2、統(tǒng)加密方案已不再適用于圖像加密?；煦缦到y(tǒng)作為一種確定性的非線性系統(tǒng)，由于它具備有參數(shù)極度敏感性、遍歷性、偽隨機(jī)性等特點(diǎn)，使其被越來越多的應(yīng)用于圖像加密領(lǐng)域。從理論上講，混沌系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)字圖像加密，可以有效抵抗密碼分析者的窮舉法攻擊、差分攻擊、選擇明文（密文）攻擊等，從而提高加密系統(tǒng)的安全性。
　　本文主要對(duì)基于混沌理論的數(shù)字圖像加密算法進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究，具體研究內(nèi)容將包括以下幾個(gè)方面：首先，簡要介紹了密碼學(xué)和混沌的基礎(chǔ)理論知

3、識(shí)，并講述了兩者之間的聯(lián)系和區(qū)別，且對(duì)基于混沌的圖像加密技術(shù)展開了詳細(xì)分析。然后，對(duì)目前一類基于混沌系統(tǒng)的圖像加密算法進(jìn)行分析，指出其存在的安全性不足，并提出了一種改進(jìn)的基于比特替換的混沌圖像加密算法。該算法主要使用了Kent映射和Logistic映射，并使得加密過程與圖像自身的大小和像素灰度值總和等特性緊密相關(guān)，再將置亂后的明文序列進(jìn)行二值化，將其二進(jìn)制數(shù)分開交叉嵌入到另外由Logistic映射產(chǎn)生的兩組混沌序列中，如此將會(huì)產(chǎn)生兩組中

4、間密文，這將大大提高算法的安全性。最后，由于超混沌系統(tǒng)具有更好的混沌特性，結(jié)合循環(huán)鏈表思想及并行計(jì)算原理，設(shè)計(jì)出一種新的基于超混沌的圖像并行加密算法。該算法使用Hyperhenon映射來生成一組混沌序列，并結(jié)合該序列的特性來對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行內(nèi)部比特置亂和像素?cái)U(kuò)散操作，然后使用Fork/Join這種并行框架來對(duì)圖像進(jìn)行并行加密。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，上述兩種圖像加密算法有效地提高了圖像加密的安全性，既能較好的抵抗統(tǒng)計(jì)特性分析和差分攻擊，又能有效