基于Logistic映射的可变置乱参数的图像加密算法

近年来,人们提出了很多基于混沌理论的数字图像加密算法,但是其中有很大一部分采用传统的置乱-扩散体系,当攻击者通过选择明文攻击时,这种算法的安全性就大大降低.针对这个问题,提出了一种结合Logistic映射的变置乱参数的Arnold变换的图像加密算法,增加了置乱-扩散两个操作之间的关联性.仿真结果和数值分析表明,该算法具有密钥空间大,密钥敏感性强等特点,能够有效地抵抗统计攻击.

基于超混沌系统及有限域的图像加密算法

混沌系统由于其自身的混沌特性,被广泛应用于安全通信领域;但近年来,低维的混沌系统存在退化现象、密钥空间小等问题,应用于图像加密其安全性能并不高.为了提高混沌系统的复杂性,从相图、平衡点、Lyapunov指数谱、分岔图以及谱熵复杂度等方面探究了一个四维超混沌系统的动力学特性.分析结果表明,该系统能够在较大的参数范围内展示出混沌现象,且在一定的参数范围内有2个正的Lyapunov指数,进一步证实该系统为超混沌系统,从而基于该系统和有限域理论设计了一个加密算法.在加密过程中先用2次置乱对图像进行预处理,再基于有限域进行扩散以达到加密的目的.安全性实验结果证明该加密方案安全性能较高,可以抵抗常见的攻击.

密钥动态选择机制的图像加密算法

构造了一个六维离散混沌系统,并在此混沌系统的基础上设计了一个伪随机数生成器。基于该伪随机数生成器提出了一种密钥动态选择机制的图像加密方案。该加密方案采用了经典的置乱-扩散加密结构。在该加密方案中,置乱序列与明文图像的像素总和相关,而在扩散阶段的扩散密钥流是根据每个像素值动态变化的,因此算法能抵抗选择明文(密文)的攻击。解密时的密钥只是混沌系统的初始值,明文图像的像素的总和是不需要的,因此克服了"一次一密"加密方案(加密不同明文所用密钥不同)中密钥管理的难度。实验结果和安全性分析表明:该算法具有密钥空间大、密文没有明显的统计特性、密文对明文和密钥非常敏感、能够抵抗差分攻击和选择明(密)文的攻击等优点,具有良好应用前景。

基于一种新的二维混沌映射的自适应图像加密算法

本文提出了一种新的二维混沌映射,并将其应用在自适应性图像加密算法中.首先,提出了一种二维映射,然后对它的Lyapunov指数曲线变化图,分岔图,以及时间序列进行分析,可以看出此二维映射表现出良好的混沌性能,然后利用新的混沌映射设计了一种自适应性图像加密算法.在置乱阶段,仅改变图像像素的位置,不改变它的值,在此阶段计算出图像的特征,并将此特征应用在扩散阶段,因此,不同的原图将为扩散算法产生不同的特征.最后对本文提出的加密算法进行了相关的性能分析,如密钥分析、敏感性分析、统计分析等等,基于所有仿真实验分析,本文所提出的算法在数字图像加密中具有较好的性能.

基于HMS映射和位螺旋变换的图像加密算法

为了增大混沌映射的密钥空间、提高混沌性能、增强图像加密算法的安全性,提出一种基于HMS(Henon-Modulated-Sine)映射与位螺旋变换(Bite-Spiral)相结合的图像加密算法(HMS-BS)。首先对Henon映射进行缩放处理,将缩放结果作为Sine映射的输入,构建HMS复合映射,并通过分岔图、样本熵等衡量标准来验证HMS映射的混沌特性。然后,基于HMS映射,采用“两轮置乱-扩散”策略,根据索引矩阵对图像进行HMS置乱,并将置乱后的图像进行分块处理。其中,块间使用HMS映射进行比特级置乱,块内使用螺旋变换进行比特级扩散。最后进行矩阵重构和正反向非序列扩散来改变图像的统计直方特性,得到密文图像。实验结果表明,HMS-BS算法可抵御多种攻击,具有较高的安全性。

基于级联混沌系统改进的图像加密算法

针对目前混沌加密数字图像难以抵抗已知/选择明文攻击的主要缺陷,提出了基于级联L-L混沌系统改进的图像加密算法。不同于传统Fridrich置乱和扩散的架构,采用一种新的改进的加密算法架构使置乱-扩散过程相结合,并利用明文MD5值分组异或调制级联混沌系统的参数和初始值,增加算法对明文的敏感性,从而使整个加密算法能有效地抵抗已知/选择明文攻击。实验结果表明:该改进算法有着很好的加密效果和安全性,并在明文敏感性分析方面效果更好,能有效抵抗已知/选择明文攻击。

基于离散型Hopfield神经网络的图像加密算法

为了提高加密算法的安全性能,该文提出了明文相关的通道关联的同时置乱扩散加密方案,算法中置乱扩散矩阵是与明文图像以及外部密钥相关的。由于明文图像中相邻像素之间的相关性很高,因此,图像加密方案一般采用置乱的方式对图像进行"洗牌"操作,再进行扩散操作改变像素值,即Fridrich提出的经典置乱-扩散结构。然而随着图像破解技术的进步,分开攻击技术对这种经典的加密方案造成了很大的影响。该文采用同时置乱扩散的方案提高加密算法的安全性,首先使用三阶神经网络产生密钥流对彩色图像的三通道进行同时置乱扩散操作,然后再对得到的三个通道矩阵进行二次扩散操作,使得加密算法更加安全。对比现有的图像加密方案,该加密算法能够避免分开攻击对加密安全性的影响,提高了算法的安全性。实验结果表明,该算法有良好的加密性能,可以抵抗各种攻击。

基于细胞神经网络的图像加密新算法

针对图像传输的安全问题,提出一种基于六维细胞神经网络的图像加密新算法。该算法利用高维细胞神经网络系统的混沌特性,并运用置乱-扩散机制,置乱阶段采用循环位移算法,扩散阶段采用基于GF(2^(4))域的算法,改变图像的像素位置及像素值,从而完成加密。对于密钥的生成,该算法采取密钥随机制,对明文图像进行分块,通过选取不同明文块并计算其像素值之和,去动态更新密钥,达到每次加密都生成不同密钥的效果,实现密钥与明文相关联。实验仿真结果表明该算法密钥空间大,同时且具有较高的密钥敏感性,可以有效的抵抗统计攻击,具有良好的安全性与可行性。