一种基于保守超混沌系统的脆弱水印算法

提出了一种新颖的基于混沌系统的数字图像脆弱水印算法。所提出的方案引入了一个高维保守超混沌系统与数字图像关联生成混沌序列,通过转置卷积重构后得到水印信息,将其嵌入到图像像素的最低有效位(Least Significant Bit,LSB)。相比耗散混沌,保守超混沌系统因其不具有混沌吸引子的性质和超混沌特性,可以在符合人眼视觉的掩蔽性的同时,增强安全性能。实验结果表明,该方法安全可靠,能够在各种攻击下获得较高的篡改检测和定位精度。

基于保守超混沌系统的虹膜特征提取算法

虹膜特征与其他生物特征相比具有独特优势,因其可以为加密算法生成足够长的密钥。虹膜特征提取是虹膜识别过程中的关键问题。针对密钥安全性和计算效率两大问题,提出了一种新颖的基于保守超混沌系统的虹膜特征提取方法,并结合局部二进制模式(Local Binary Pattern,LBP)和高斯函数差分(Difference of Gaussian,DOG)技术。首先,选择五维保守超混沌系统,验证其保守性和超混沌性质;其次,根据375位虹膜特征码和上述系统,产生特征矩阵,并对该矩阵进行图像增强处理;最后,通过提取DOG极值点和LBP特征,并根据提出的特征融合规则生成128位密钥。实验表明,生成的密钥可以通过美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)随机性测试,且对虹膜特征码极其敏感。

基于一个四维超混沌系统的图像加密算法

针对低维混沌系统复杂性低、应用在图像加密中效果差等问题,通过相图、分岔图、Lyapunov指数谱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及其加密应用。仿真结果表明上述系统的混沌状态分布在较大的参数范围内并且具有较大的复杂度值,说明上述系统能够很好的应用于图像加密。为此设计了一种基于四维超混沌的图像加密方案。算法主要利用改进的Arnold变换将明文图像的像素点位置进行扰乱,并通过加取模运算对置乱后的图像进行扩散,得到加密图像。最后通过密钥空间、相邻像素间相关性、信息熵、直方图以及差分攻击等方面分析了算法的安全性能。实验结果表明,上述加密算法不仅能够有效地对图像进行加密而且具有较高的安全性能。

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.

融合全置乱超混沌序列和DNA编码的图像加密

图像加密是保护图像安全的重要方法,现有的图像加密方案安全性不高且加解密效率较低,无法抵御多种类型的攻击。针对上述问题,提出一种基于全置乱超混沌序列和多进制脱氧核糖核酸(DNA)编码的图像加密算法,以提高加密效率同时保证密文图像的安全性。首先,结合灰度图像的内容,使用图像哈希算法和外部密钥生成五维超混沌系统和逻辑映射的初始值;其次,将原始图像转换为四值图像,使用五维超混沌系统和逻辑映射生成的混沌序列对图像进行DNA加密,包括DNA编码、DNA置乱、DNA扩散和DNA解码4个阶段;最后,对图像进行位平面分解,利用五维超混沌系统和逻辑映射生成的随机矩阵分别与高四位平面和低四位平面做异或运算,得到最终的密文图像。实验结果表明,该图像加密算法具有密钥空间大、密钥敏感性强、加密效果良好、加密效率高等优点,能够抵抗统计分析、差分攻击、裁剪攻击、噪声攻击等多种常规攻击方式。

基于Lorenz超混沌系统和DNA计算的三维图像加密算法

为实现多种场景下大容量三维图像的实时、安全传输,本文提出了一种基于劳伦兹(Lorenz)超混沌系统和DNA计算的三维图像加密算法。首先,该算法利用明文图像的哈希值进行密钥扩展。其次,采用Lorenz超混沌系统生成的伪随机矩阵来确定DNA编码、重组、计算和解码的规则与次序。最后,基于“一像素一规则”思想,利用DNA计算的高度并行性有效提高了算法的加密和解密效率。仿真试验和性能分析表明,该算法具有良好的统计性能,满足安全性要求,并能有效抵御各种常规的密码攻击。

基于超混沌系统与DNA编码的图像加密研究

针对图像加密方案中密钥敏感性弱、相邻位置像元相关性强等问题,提出一种基于超混沌系统置乱、扩散及DNA编码的彩色图像加密算法。首先,将原图像经R、G、B通道分层得到的3个二维灰度图像矩阵进行补零操作后划分为16个子块;然后,对各模块进行扩散得到一个随机矩阵,利用多混沌系统产生的4条混沌序列值确定DNA编码与运算规则,分别对补零后的矩阵和随机矩阵进行DNA运算。为获得更好的扩散效果,在对两个矩阵子块进行DNA运算及解码操作后,由Logistic混沌映射迭代的两条混沌序列对其进行行列位置置乱,重新组合图像子块得到彩色加密图像。仿真表明,改进后的加密算法密钥空间达到10128数量级,在图像水平、垂直及对角方向上相关性系数平均达到-0.0043,计算得到的UACI值为33.3687%,NPCR值为99.6956%,对降低图像相邻位置像素数值相关性及各种攻击的能力更强。

n维离散超混沌系统及其在音频加密中的应用

与现有其他混沌系统不同,本文探索了一种具有简单结构的n维离散超混沌系统.首先,利用正弦函数和幂函数以及简单运算构建n维离散超混沌系统;然后,理论分析该系统可以设置正的Lyapunov指数;接下来,以六维混沌系统为例,对其进行了相图、分岔图、Lyapunov指数、复杂性等动力学特征分析;最后,将新的混沌系统结合前后项异或运算和真随机数构建一次一密音频加密新方法.通过实验仿真,所提出的算法与现有音频加密算法进行比较,该算法具有更高安全性,能够抵御各种常见攻击.

基于五维超混沌系统与Arnold变换的图像加密算法

针对低维混沌系统在进行图像加密时因结构简单而出现密钥空间小、复杂度和安全度较低等问题,提出了基于五维超混沌系统与Arnold变换的图像加密算法。该算法利用混沌系统的伪随机性与初值敏感性等特点,对混沌系统设置1个初始值增量,每次循环让混沌系统产生不同的混沌伪随机序列,根据当次循环产生的混沌伪随机序列决定Arnold变换规则和异或矩阵,对原始图像完成置乱和扩散操作,多次循环加密得到加密图像。理论分析和实验结果表明,该算法密钥空间远大于2100且密钥敏感性高,有一定的抗剪切能力和抗噪声攻击能力。加密后图像信息熵接近于理想值,相邻像素相关性大幅减小。该算法具有良好的加密性能及抗攻击能力,为图像加密提供了可行的选项。

一个具有大范围超混沌状态的五维多稳态系统

大范围混沌系统由于能提供更宽的混沌区间,常用于保密通信等领域,已有的大范围混沌系统多为三维和四维系统,为了得到混沌特性更强和更复杂的系统,本研究提出了一个具有大范围超混沌状态且能产生多种共存吸引子的五维系统。通过用共存分岔图、共存相轨图、Lyapunov指数谱以及计算系统散度等方法去分析该五维系统的动力学特性。结果表明:该系统是一个耗散的超混沌系统;参数固定时,仅改变初始值系统能产生多个共存吸引子,当参数d取不同的值时,该系统会产生12种类型的共存现象,分别为周期1、周期2、周期4、拟周期、一涡卷吸引子、双涡卷吸引子等相互共存;当参数m在[0.1,4000]区间变化时,该系统会一直保持超混沌状态,并且m在[70,4000]范围内,系统的Lyapunov指数谱保持不变且维持3个正Lyapunov指数的超混沌状态,说明了该系统具有不变Lyapunov指数特性。此外,用现场可编程门阵列(FPGA)进行数字电路实现,在示波器上观察实验结果,验证了该超混沌系统的可实现性。

隐藏吸引子的新四维超混沌系统及多通道同步

针对混沌多通道同步效率低的问题,基于经典Lorenz混沌系统提出了一种新四维超混沌系统,并通过详细分析其混沌特性,探讨其在保密通信中的应用潜力。首先,通过相图、Lyapunov指数谱、分岔图、Poincare截面图和复杂度等方法对其动力学行为进行了分析。其次,通过Multisim电路仿真验证了系统的数值分析结果。最后,采用错位投影法设计了一种多通道同步控制方案。研究结果表明,新四维超混沌系统具有复杂的动力学行为,在不同的初始条件下能够产生隐藏吸引子。电路仿真结果与数值分析相吻合,多通道误差系统具有良好的混沌特性。证明了该系统具有较高的可靠性和灵活性,为研究混沌系统在信息安全领域奠定了良好的基础。

基于RSA算法和Chen超混沌系统的数字图像加密研究

将Chen超混沌系统与RSA加密体制相结合,提出了新的非对称图像加密方案.利用非对称加密体制RSA算法生成Chen超混沌系统的初始值参数,并迭代生成密钥流,实现图像信息的3次隐藏得到密文图像.为了实现明文像素点的信息扩散到整个密文图像中,加取模扩散算法循环2次.结果表明,RSA算法和Chen超混沌系统的图像加密方案是有效的,而且具有较强的抗攻击性以及密钥敏感性.另外,该加密方案的安全性依赖于RSA算法,从而具有较高安全性.

基于四维超混沌系统的图像加密算法设计

目的 针对构造具有混沌特性的复杂四维超混沌系统以及提高图像数据保护的安全问题,提出在经典系统Lü基础之上,引入一个状态反馈控制器构建只有一个平衡点的四维超混沌系统,通过理论分析四维超混沌系统的动力学特性并设计超混沌加密算法以保护图像加密后的数据安全性。方法 利用Matlab软件对该超混沌系统进行数值仿真,如系统耗散性和平衡点稳定性、Lyapunov指数谱和分岔图、Poincare截面;同时设计了四维超混沌系统的模拟电路,通过基本的电路元件,以运算放大电路为基础搭建超混沌系统的模拟电路模型;最后将四维超混沌系统与置乱-扩散算法相结合,利用超混沌系统混沌序列的复杂性和伪随机性设计了一种高效且安全的四维超混沌图像加密算法,通过Matlab软件对明文和密文图像进行直方图、相邻像素相关性、信息熵和抗攻击性分析。结果仿真数据表明:该四维超混沌系统具有周期、混沌、超混沌吸引子的复杂混沌行为,同时利用Multisim软件验证电路实现的准确性和物理可实现性。图像加密实验数据表明:该超系统对混沌密钥和明文非常敏感,超混沌加密算法的安全性更高,同时在保证安全性的前提之下,可以有效抵御统计攻击和差分攻击,也加快了图像解密和加密的速度。结论 实验结论表明:该四维超混沌系统在不同参数下可以表现出复杂的动力学特性,利用超混沌系统产生的混沌序列设计的混沌加密算法安全性很高。

一个大Lyapunov指数四维超混沌系统分析及同步

在一个三维混沌系统的基础上构造了一个有大Lyapunov指数的四维超混沌系统,分析了该系统的耗散性和平衡点的稳定性。在所有系统参数中,改变某个参数而固定其余参数,依次计算和分析了系统各个参数的变化对系统Lyapunov指数谱的影响,从Lyapunov指数谱随各参数的变化判断系统作混沌运动和超混沌运动的参数变化区间。然后用相图研究了系统随系统参数变化时的运动规律。最后设计了一种线性反馈控制器实现了该超混沌系统的混沌同步,结果表明该方法正确有效。该系统在混沌和超混沌运动参数区间表现出的混沌和超混沌特性可以给基于混沌和超混沌理论的工程应用提供更多选择。所得结果为该超混沌系统在混沌保密通信中的应用提供了理论参考。

基于双超混沌系统的分块图像加密方案

为提高混沌图像加密性能,本文基于超混沌LSCM系统和超混沌SLIM系统提出一种新型混沌图像加密方案。该方案包括两轮置乱一轮扩散,利用超混沌LSCM系统依次完成图像分块行置乱与列置乱;在外部密钥的控制下调用超混沌SLIM系统完成CBC一轮扩散。仿真实验、χ2检验、相关系数分析、密钥敏感性分析和信息熵分析的结果表明,本方案具有较好的随机性、密钥敏感性、可有效抵抗统计分析攻击。

构造具有超混沌特性的二维离散系统

用自动生成的方式构造出一类具有超混沌特性的二维离散系统 ,其非线性函数由幂次不高于 2的多项式组成 ,通过计算李氏指数来判断所选的系统是否为超混沌的 .不仅得到一般形式的超混沌系统 ,而且还在特殊限定条件下得到了一些形式简单的超混沌系统 .此外 ,对其中两个系统的分岔特点进行了理论分析 .

基于超混沌系统和密文交错扩散的图像加密新算法

该文提出一种基于超混沌系统优化序列并结合密文交错扩散的并行图像加密策略。首先,对超混沌序列进行改造使得改进序列更适合图像加密;然后,利用改进的混沌序列产生与明文相关的最终密钥序列,使得算法对明文敏感。图像被分成两个子块,以并行方式对子块进行两轮像素加密,并引入密文交错扩散技术。对密钥空间和执行效率、像素分布特性、相关系数、抗差分攻击能力以及密钥敏感性进行了测试和分析,证明了方案的安全性和执行效率。结果表明,该算法安全高效,在图像保密通信中具有较大的应用潜力。

一种新的四维二次超混沌系统及其电路实现

在三维二次混沌系统的基础上,增加一个状态变量,构建了一种新的四维二次超混沌系统。对新的超混沌系统的Lyapunov指数谱和分岔图进行了分析;通过数值仿真,得到超混沌吸引子相图;设计了一个模拟电子电路,通过电路实验,在示波器上观察到超混沌吸引子相图。

一个新四维超混沌系统的构建与电路实现

利用基本Sprott-B系统仅具有两个涡卷平衡点的特点,通过系统改造与推广,提出一个具有3个平衡点的三维混沌系统,进而通过增加一维线性控制器并反馈至三维系统状态方程,构建出一个新四维超混沌系统.采用相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具对超混沌系统进行了仿真分析.结果表明,当参数变化时,系统可以在周期或复杂周期、混沌与超混沌之间演变,存在复杂而奇异的动力学行为.研制电子电路并生成了超混沌吸引子,完成了实验验证.

超混沌M-G系统参数辨识及其在通讯中的应用

连续时滞混沌系统是无穷维系统 ,这样的系统可产生具有多个正的Lyapunov指数的超混沌现象 ,因此系统可产生复杂的时间序列 .这个特征使它特别适用于保密通讯 .基于此分析 ,首先本文对M G超混沌系统的c参数进行辨识研究 ,给出一种辨识M G系统c参数的新方法 .然后 ,尝试用欲传输的信号对系统的c参数进行调制 ,在接收端利用本文提出的参数辨识方法来解调 ,从而实现数字信号的保密通信 .最后大量仿真发现 ,当辩识的收敛时间小于数字脉冲的持续时间时 。