一种基于动态约瑟夫遍历和比特平面交叉置乱–扩散的彩色图像加密算法

本文提出一种基于动态约瑟夫遍历和比特平面交叉置乱–扩散的彩色图像加密算法。首先,对图像的各行像素值求和量化,作为约瑟夫遍历的起点,使得约瑟夫遍历依赖于明文图像;利用斜帐篷混沌系统生成混沌序列并进行量化,得到约瑟夫遍历的步长,然后实现彩色图像的像素位置的约瑟夫遍历,达到置乱的效果。其次,将置乱后的图像像素值进行高低四比特分裂,利用变型Chen混沌系统生成的改进混沌序列对高低四比特序列进行动态置换,初步改变像素值。最后,通过变型Chen混沌系统生成的伪随机灰度值序列对初步加密的密文图像进行扩散操作,进一步增强加密算法的安全性。实验仿真结果表明,该算法加密效果优良,具有密钥空间大、密钥和明文敏感性高、密文图像统计性能好等优点,能够很好地抵御穷举攻击、统计分析攻击、差分攻击和选择明文、已知明文攻击等。

基于约瑟夫遍历的数字图像置乱算法

以约瑟夫遍历、位置置乱和灰度置乱为基础,提出了一种基于约瑟夫遍历的数字图像置乱方法,该方法简单易行,置乱效果良好,可用作信息隐藏与伪装的预处理。

改进约瑟夫遍历和分段Logistic映射的图像加密算法

为了满足网络通信和图像传输的安全,提出了一种改进约瑟夫遍历和分段Logistic映射的图像加密算法,在置乱过程中通过改进约瑟夫遍历对待加密图像进行全局像素置乱,将置乱像素按照矩阵排列,分解成两个四位的高低矩阵,低四位矩阵利用分段的Logistic混沌映射进行加密处理,对高四位矩阵通过异或运算改变原来矩阵,再将两个四位矩阵结合起来得到加密图像。改进的约瑟夫遍历可以有效抵御周期性攻击,分段Logistic映射引入图像的元素值增强了秘钥的独特性,实验结果证明,该加密算法秘钥空间大,安全性能好,可以抵御穷举,直方图统计等各种攻击。

基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密算法

数字图像传输和存储的安全问题已成为信息安全研究的热点。该文提出一种基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密方法。首先将混沌映射产生的随机序列作为约瑟夫遍历的变步长,改进约瑟夫遍历问题,并采用改进的约瑟夫遍历对图像像素位置进行置乱;其次,动态选择DNA编码规则,对图像像素进行DNA编码,并与给定的DNA序列进行碱基运算;DNA编码规则的动态选择,很好地解决了DNA编码规则少所带来的安全隐患,提高了算法的安全性。最后通过密文反馈和混沌系统迭代来进一步增强算法的混淆和扩散特性。实验和安全性分析结果表明,该算法不仅对密钥的敏感性强,而且能有效抵御统计性分析和穷举分析等攻击操作。

基于约瑟夫和Henon映射的比特位图像加密算法

针对传统的图像加密算法,加密策略与待加密图像无关且对像素的置换和混淆往往被拆分为两个耦合性较低的孤立环节所带来的安全问题,提出基于约瑟夫遍历和广义Henon映射的图像比特位加密算法,将待加密图像安全哈希算法1(SHA-1)摘要和用户选定的加密参数联合作为密钥,驱动广义Henon映射对改进的用于位点置换的约瑟夫遍历映射的起始位置、报数间隔和报数方向进行随机扰动,从而使不同的加密图像和加密参数实质对应于不同的位点置换过程,并添加了位点混淆过程以提高位点置换的安全性。实验表明,所提算法可有效地抵抗选择性明文攻击,具有较大的密钥空间和较好的加密性能。

一种基于前向纠错码的图像DNA加密存储算法

近年来DNA(DeoxyriboNucleic Acid)存储发展迅速,实现数字图像DNA存储和安全传输成为有待解决的问题。因此该文提出了一种面向DNA存储的基于前向纠错码的图像加密算法。首先使用动态约瑟夫遍历算法对图像像素点进行行置换和列置换,以消除明文图像相邻像素之间的相关性。其次,使用图像分解方法将明文图像分解为8个子图,然后再重新组合,实现了对图像像素值的置换,从而进一步消除明文图像的纹理特征和破坏其统计学特征。再次,对图像进行全局扩散,使明文的微小变化以扩散的形式影响密文,以抵抗差分攻击。最后使用可纠错DNA编码表将图像加密编码为DNA序列,合成后进行存储。算法将明文图像加密成DNA序列并存储,这种存储方式与传统存储介质相比更为安全。同时,可纠错DNA码使得密文可以在DNA存储环境中可靠读取。该文使用3张常用图像包括lena_gray、peppers_gray、baboon_gray,测试算法的安全性以及在DNA存储环境下的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以有效抵御多种密码学攻击,并且在DNA存储环境下对碱基错误和序列缺失等问题表现出良好的鲁棒性。

基于小波变换和Feistel密码结构的图像置乱技术

由于图像信息在网络进行传输时，很容易被非法截取，而隐写术能起到保护机密信息免受攻击的作用，因而得到了广泛的研究和应用。置乱技术虽然是隐写术的预处理过程，但它在隐写术中起着非常重要的作用。提出了一种新的基于小波变换和Feistel密码结构的图像置乱方法，其置乱的对象是载体图像中的小波系数，置乱算法基于Feistel密码结构，密钥采用变形约瑟夫遍历产生，属于“一次一密”的密钥生成。将该方法用于油料信息图像隐藏实验取得了良好的效果。

基于循环矩阵思想的数字图像置乱算法

以循环矩阵为基础,提出一种新的图像置乱算法.该算法借助数学知识,从空间位置上均匀地打乱图像像素的位置,置乱度高且偏差小.通过对循环矩阵方法、约瑟夫遍历方法和混沌方法的数值比较实验,表明该算法具有实现简单、操作容易、稳定性高、效果更佳等优势.在不公开密钥s和t的情况下,既使是公开算法,对加密后的图像也是难以破解的.算法可用于任意大小的方阵图像,也可以直接推广到彩色图像,但不适合于非方阵图像.

基于填充曲线和相邻像素比特置乱的图像加密方法

为提高图像传输安全性,该文提出一种基于填充曲线和相邻像素比特置乱的加密算法。首先,设计一种新的填充曲线用于图像像素的全局置乱。其次,将混沌序列作为约瑟夫遍历的起点和步长,利用改进的约瑟夫遍历方法对相邻像素进行比特级置乱。像素级和比特级的双重置换,打破了图像像素间的高度相关性。最后,通过双向密文反馈,进一步提高方法的安全性。此外,设计了一种与明文图像关联的自适应密钥生成方法,以克服选择/已知明文攻击。并从密钥空间、密钥灵敏度、信息熵和相关性等性能指标对该方案进行了分析,结果表明,该算法具有良好的性能和足够的安全性。

一种自适应图像加密算法安全性改进

为了提高自适应图像加密算法的安全性,本文提出了一种基于约瑟夫遍历的改进算法。分析表明改进算法在安全性方面有更好的表现。

结合EMD-c^l嵌入的多载体密图分存方法

目的传统误差扩散或恢复函数的多载体密图分存会对嵌密载体视觉质量造成较大影响,同时恢复函数需单独设计,只适用于二值或灰度图像,且通过简单Arnold置乱或异或加密仅能提供有限的安全性。针对此问题,提出结合EMD-c^l嵌入的多载体密图分存方法。方法采用双哈希MD5和SHA-1值产生多组与密图属性和用户密钥有关的置乱参数,驱动2维双尺度矩形映射来改变载体像素对应关系,然后将置乱后载体同位置像素构成向量,按扩展约瑟夫遍历映射分配基向量,通过EMD-c^l嵌入秘密像素,从而将密图分存到多张载体中。结果采用EMD-c^l提高了嵌密载体视觉质量且不需额外设计恢复函数,可针对不同分辨率和灰度阶密图分存。所提方法载体像素位置和EMD-c^l基向量都与密图MD5和SHA-1值以及用户密钥紧密绑定,仅有正确用户密钥和密图MD5和SHA-1值才能对密图恢复,并可通过第三方公信方托管的参与者分存信息MD5和SHA-1值使得所述策略具备认证能力。所提方法密钥空间为1.193 6×10^(118),可抵抗暴力破解。实验结果表明,结合EMD-c^l,所提方法具有较好的嵌密载体视觉质量,NC趋近于1,对于EMD-3~l,嵌密载体PSNR均接近50 dB;对于EMD-5~l和EMD-7~l,PSNR分别达到45 dB和42 dB,而传统方法,PSNR最好仅为42 dB。所提方法可分存不同分辨率和灰度阶密图,可对参与者密钥分存信息的真实性进行检验且对密图哈希和用户密钥极度敏感。结论所提方法具有较低复杂度,较高安全性和普适性及认证能力,在整体性能上优于传统误差扩散或恢复函数的多载体密图分存方法,适用于对嵌密载体视觉质量要求高和针对不同分辨率和灰度阶密图分存的安全场景中。