基于可逆元胞自动机的二值音频加密算法

针对数字音频文件数据量大、相关性强、冗余程度高和传统加密算法很难满足实时性和安全性要求的问题，将可逆元胞自动机（RCA）理论引入数字音频加密算法中以买现对数字音频快速、安全地加密。首先利用误差扩散算法对数字音频文件进行处理，将其转化为二值音频，然后生成与音频同长度的二值伪随机数序列，将伪随机序列与二值音频组成初始结构，应用不同的RCA规则进行多轮迭代加密。实验表明，经RCA加密的二值音频具有很好的随机性和扩散性，巨大的密匙空间可抵御蛮力破解攻击。

多层的T型可逆元胞自动机加密方法

提出一种多层元胞自动机分组加密方法。多层元胞自动机与T型邻居结构结合,层与层之间通过T型邻居联系起来,循环使用行变换、列变换及移位变换,构造出自可逆的加密模型。实验结果表明,该加密算法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,具有较好的混淆性,伪随机序列的引入,充分扩展了密钥空间,可有效抵抗蛮力攻击、差分分析方法攻击和选择明文攻击。

混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法研究

为了使加密系统拥有图像认证功能,能够防止图像在存储与传输过程中被各种攻击肆意篡改,并提高其加解密速度以及安全性,使可逆线性元胞自动机具备记忆贮存功能,提出一种可逆线性记忆元胞自动机。采用混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法来增强加密系统的性能,采用的是图像块加密算法,而非传统的密码流。首先采用二维分段线性混沌映射对初始明文图像进行置乱,改变像素位置;然后对置乱图像进行分块,并利用Logistic映射和可逆线性记忆元胞自动机对每一块进行扩散加密处理,改变其像素值,随后将这些加密后的分块密文组合起来形成密文图像;将HASH方程引入到本文算法中,使其拥有图像认证功能。借助MATLAB仿真软件来验证本文算法,结果表明:所提出的图像认证加密新算法具有优异的加密性能,扩散机制高度安全,计算效率高,其密钥空间足够大,抗攻击能力大幅度提升。

改进多层可逆元胞自动机加密算法研究

针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题,该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后,在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥,并引入移位变换,达到了一次一密的加密效果,且有效地扩充了密钥空间。实验结果表明,伪随机序列和移位变换的引入,使得该文算法中任一位明文的改变都引起超过50%的密文变化,与高级加密标准(AES)和LRCA相比较,加密速度快、扩散效果更好。

元胞自动机可逆性研究

元胞自动机是对复杂适应系统建模的重要理论工具。可逆性是元胞自动机的一个重要属性,是模拟物理可逆空间的必要条件。本文介绍元胞自动机的基本概念、可逆性和可计算性,并介绍一维可逆元胞自动机可计算的证明思路。

基于可逆元胞自动机的图像加密算法

提出一种基于一维可逆元胞自动机(RCA)的新的图像加密算法,算法中可逆元胞自动机(RCA)规则和随机数据的应用使得图像具有更高安全性。可逆元胞自动机(RCA)加密算法将已知灰度图像变为二值图像.然后将其数据重新排列成一0-1序列,应用可逆元胞自动机(RCA)规则实现图像加密。灰度图像加密的仿真结果表明所提出的算法满足混合特性和扩散特性,一般的解密算法根本不可能对这种加密图像解密。

量子元胞自动机可逆加法器电路

可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的可逆加法器电路.仿真结果表明,新设计的可逆逻辑门和加法器电路具有正确的功能.同时,采用新型可逆逻辑门设计的可逆加法器垃圾位及需要门数均减少了.

零边界条件下二维元胞自动机矩阵可逆性分析

该文介绍了二维元胞自动机的典型邻域结构,对多状态二维元胞自动机的矩阵描述进行了拓展。通过对零边界条件下元胞自动机的状态转移矩阵的块矩阵的分析,得出矩阵的可逆性与元胞自动机冯诺依曼型邻域之间的联系。

基于多重元胞自动机的图像水印加密算法

针对目前基于直方图平移类可逆水印算法存在的安全问题,提出一种基于多重元胞自动机(Cellular automata,CA)的图像水印加密算法.该算法综合考虑辅助信息、水印及水印图像三方面的安全性,利用不同的元胞自动机规则进行逐级加密,建立多重加密模型生成加密水印图像.仿真结果表明,该算法在密钥空间、直方图分布、相关性、信息熵及灰度变化等安全评估标准下均具有较高的安全性,有效克服了基于直方图平移类可逆水印算法在安全性方面存在的不足.

基于JND和元胞自动机变换的可逆水印

提出了一种基于JND和元胞自动机变换的可逆水印算法。首先利用直方图调整技术对原始图像进行灰度值调整,然后通过整数小波变换获得原始图像的高频子带,并基于JND模型计算小波系数的恰可失真门限,最后利用扩频水印技术将由元胞自动机变换加密后的水印图像嵌入到原始图像中。实验结果表明,该算法在获得较高嵌入容量的情况下,显著提高了含水印图像的视觉质量。

元胞自动机压缩算法仿真卫星云图

为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自动机算法,对卫星云图数据进行压缩。实验表明,两种编码方法都能有效地减小计算复杂度,提高压缩比。峰值信噪比(PSNR)在30 dB左右,RCA-BTC算法压缩率可以达到15,图像重建仿真效果良好。

一种多规则可逆元胞自动机的栅格地图加密算法

针对单规则元胞自动机图像加密易受明文攻击的问题,分析了其密钥空间的局限性,提出了一种高阶可逆元胞自动机加密算法。通过分析可逆元胞自动机的特点,结合栅格地图的四叉树分解结果,构造了多规则高阶可逆元胞自动机,取代传统方法中对所有像素进行多次循环迭代加密的方式,在不增加元胞自动机结构复杂性的前提下,实现栅格地图加密。实验结果表明,该方法密钥空间较大,加密效率较高,在保证地图数据完整性的基础上,能够有效抵抗差分攻击和明文攻击,适用于实时图像加密。

基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。