基于超混沌的金融图像信息加密研究

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在信息化社会进程中,网络科技高速发展,信息安全日益受到重视。信息安全不仅关乎到个人的隐私、企业的利益,更与国家安全息息相关。在关系到国计民生发展的金融领域,信息安全更是尤为重要。金融信息被攻击的频次远高于其他信息,金融信息安全受到了严重的威胁。保护金融信息的安全,重要且紧急。加密是保护金融信息安全的重要途径之一,能够提高金融图像信息在储存与传输过程中的安全性。本文将安全性更高的超混沌系统引入金融信息安全领域,以设计安全性高、效率高的加密算法为研究目标,设计两种不同的加密算法,对金融图像予以加密。算法一利用明文的像素值来设置超混沌系统的控制参数,通过分数阶Chen超混沌生成四个混沌序列,将明文在DWT域上通过两个混沌序列分别置乱后,再通过混沌序列处理过的S盒代换,最后使用中间密文与混沌序列双向异或循环左移扩散,得到密文。算法二将明文通过SHA256函数,得到一组256位的哈希值,经过处理后带入自己设计的公式中,得到超混沌Lorenz系统的初始值,带入产生四个混沌序列,先对明文使用三维Arnold双向变参置乱,再由经过混沌序列处理后的S盒代换,最后通过两个混沌序列来选取细胞自动机的演化规则,演化后得到扩散后的密文图像。经过实验仿真与性能分析,可证明两种算法都达到了较好的加密效果,不仅敏感性强,密钥空间大,而且能够有效地抵御攻击,能够保证金融图像信息的安全,并且安全性与效率均有提高。两种算法均摒弃了图像加密中常用的置乱-扩散方法,而使用置乱-代换-扩散方法,增加了算法的复杂度,使得算法仅迭代三轮就可以达到与常用算法多轮迭代相同的安全等级,提高了加密效率。两种算法中的超混沌系统初始值均通过明文像素值的量化与分解来确定,比常用的自设初始值更加的灵活多变,可以做到一次一密,提高了破译难度。两种算法使用不同的超混沌系统,产生的混沌序列分别用于置乱、代换和扩散之中,使算法的每个部分都具有混沌性,产生的结果更随机,安全性更高。相较于算法一而言,算法二复杂性更高,性能分析结果也略优于算法一,但因其算法难度较大,在运行时间上算法一更胜一筹。在实践中,可针对金融信息的保密级别来选择算法,以达到安全性与运行时间的最优选择。
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