【摘 要】
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混沌是确定性系统中的不确定现象,能够用来产生大量随机性优良的序列,因此被广泛地应用在各种信息安全领域。而随着大数据时代的到来,各行各业每天都会产生大量的隐私信息,而图像作为与文本不同的信息载体,具有冗余性高、相关性大、数据量多等特点,更是信息安全领域的研究重点。为了解决现有图像加密算法存在的加密效率低、安全性不够高等问题,本文从高维混沌和低维混沌入手,提出了两种基于混沌理论的图像加密算法。(1)提
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混沌是确定性系统中的不确定现象,能够用来产生大量随机性优良的序列,因此被广泛地应用在各种信息安全领域。而随着大数据时代的到来,各行各业每天都会产生大量的隐私信息,而图像作为与文本不同的信息载体,具有冗余性高、相关性大、数据量多等特点,更是信息安全领域的研究重点。为了解决现有图像加密算法存在的加密效率低、安全性不够高等问题,本文从高维混沌和低维混沌入手,提出了两种基于混沌理论的图像加密算法。(1)提出了一种基于螺旋置乱的超混沌系统图像加密算法。首先,将像素平均值与初始密钥进行运算,生成与明文关联的密钥,将密钥作为超混沌系统的初始值生成伪随机序列,为了减少系统迭代时间,迭代次数设置为图像尺寸的二分之一,将生成的四条伪随机序列随机组合产生两条随机数序列,再将随机数序列离散化处理得到加密所需的密码序列。把图像的两条对角线上的点看作起始置乱点集,从密码序列中选取随机数确定起始置乱点,对图像进行置乱操作,生成中间密文矩阵。再对中间密文矩阵进行前向和后向扩散完成像素扩散,最后再进行一轮置乱与扩散操作得到最终密文图像。(2)提出了一种基于改进型低维混沌系统的图像加密算法。使用哈希函数为每幅图像生成唯一的特征值,将图像特征值与用户输入的初始密钥结合生成与图像相关的唯一密钥。在已有混沌系统的基础上作出改进,增加了系统的随机程度,将唯一性密钥作为系统初始值用于生成密码序列。在对图像进行一轮置乱与扩散结合的滑动扩散后,对中间密文进行图像位平面级别的扩散与置乱,并使用不同的扩散运算方式生成最终密文图像。最后,使用了一系列的安全性分析手段,验证了本文所提的图像加密算法在当前技术环境下的安全性。
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