混沌通信的非线性N-shift加密与迭代学习辨识算法

为增强混沌通信系统的保密性,讨论了非线性N-shift加密方案,从提高信号掩盖的非线性程度方面增强了混沌通信的保密性.利用迭代学习辨识方法来实现解密,完全重建信息信号,理论分析给出了学习算法关于初态误差和输出误差的鲁棒性和收敛性,推导出了学习算法关于非线性掩盖的收敛的充分条件.利用以上迭代学习辨识技术对采用复合非线性掩盖技术的蔡氏混沌通信系统进行仿真,结果说明迭代学习辨识算法可以完全重建信息信号,复合非线性掩盖具有高保密性.

基于随机分数梅林变换的非线性图像加密算法

为了消除线性加密系统的安全隐患,提出了一种基于随机分数梅林变换的非线性图像加密算法。结合对数—极坐标变换和随机分数傅里叶变换构造了随机分数梅林变换,随机化过程用到的实对称随机矩阵由线性同余函数生成。输入的实值图像经随机分数梅林变换非线性加密,得到便于存储和传输的实值密文。该算法增加了线性同余函数的3个参数作为密钥,与分数梅林变换相比,随机分数梅林变换的分数阶密钥的敏感性更强。数值模拟表明该算法有较强的抗攻击能力,密钥灵敏度高,具有良好的安全性。

基于局部加密纯无网格法非线性Cahn-Hilliard方程的模拟

为数值求解描述不同物质间相位分离现象的高阶非线性Cahn-Hilliard(C-H)方程,发展了一种基于局部加密纯无网格有限点集法(local refinement finite pointset method,LR-FPM).其构造过程为:1)将C-H方程中四阶导数降阶为两个二阶导数,连续应用基于Taylor展开和加权最小二乘法的FPM离散空间导数;2)对区域进行局部加密和采用五次样条核函数以提高数值精度;3)局部线性方程组求解中准确施加含高阶导数Neumann边值条件.随后,运用LR-FPM求解有解析解的一维/二维C-H方程,分析粒子均匀分布/非均匀分布以及局部粒子加密情况的误差和收敛阶,展示了LR-FPM较网格类算法在非均匀布点情况下的优点.最后,采用LR-FPM对无解析解的一维/二维C-H方程进行了数值预测,并与有限差分结果相比较.数值结果表明,LR-FPM方法具有较高的数值精度和收敛阶,比有限差分法更易数值实现,能够准确展现不同类型材料间相位分离非线性扩散现象随时间的演化过程.

基于混合相位掩码与非线性像素互换的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密技术在信息加密过程中忽略了明文自身特性,且其密文输出为复数函数,增加了密文信息的存储、传输与管理难度的不足,设计了混合相位掩码与非线性像素互换的光学图像加密算法。首先,将明文生成其对应的快速响应QR码,降低斑点噪声的影响;随后,引入SHA-256散列函数,设计非线性像素互换机制,对QR码进行置乱;基于剪切波变换,对置乱后的QR码进行分解,得到4个剪切波系数;利用安全图像与第一个剪切波系数完成互换,将其视为解密私钥;联合安全密钥图像与剩余的3个剪切波系数,基于剪切波逆变换,输出一个过渡图像;利用明文像素来迭代Logistic映射,输出混沌相位掩码,将其与螺旋相位掩码融合,形成一个混合掩码;基于Gyrator变换,对过渡图像进行调制,将其强度分布视为密文。测试数据显示,算法具有更高的加密安全性与抗选择明文攻击能力。

基于二维可逆非线性映射的图像加密算法

根据一类二维可逆非线性映射具有单值确定的逆、本质非线性以及运算简单等适合构造密码算法的特点,提出适用于图像加密的新算法.将图像分成若干块,每块采用二维可逆非线性映射对各像素点的灰度值进行链式循环迭代,二维非线性映射的参数与迭代次数由一维混沌映射产生.克服了序列密码中存在的错误扩散问题,解决了由计算机精度引起的解密失败难题.安全性与复杂度的理论分析和仿真结果表明:该算法具有很高的密码学强度,简单、快速,特别适合于大数据量的图像加密工作.

基于整数非线性耦合混沌模型的图像加密算法

以耦合映像格子模型为原型,Arnold猫映射作为空间格点间的耦合方式,选用整数化的Tent映射作为非线性函数,构造了一种整数非线性耦合混沌模型。该模型能快速、并行地产生多维混沌伪随机序列,多维序列具有均匀分布及相互独立的特征,从而克服了混沌伪随机序列发生器设计中存在的根本性缺陷。基于此设计了一种比特级图像置乱加密算法,利用该模型能产生相互独立序列的优势,实现8列图像灰度值并行混淆,并采用猫映射按比特位分块的方式对像素点位置进行置乱处理。最后对图像加密算法的加密效果进行仿真实验评估。

基于非线性电路的数据文件加密方法实现

混沌在非线性科学中是一个很重要的组成部分,由于它具有确定性、有界性、对初值的敏感性、长期不可预测性等固定特性,使其混沌理论及其应用研究获得了巨大的发展。在混沌保密通信、数据加密、流体混合等领域,成为大家普遍所接受的方法及其应用重点。由于混沌信号明显的宽带白噪声特点,可根据非线性动态系统产生并且很容易进行控制。动态系统的不同初始状态下,所产生的混沌信号相互之间不但正交且独立。因此,混沌信号在保密技术方面中得到了广泛的应用。

数据加密标准中S盒非线性设计分析

数据加密标准 DES(Data Encryption Standard)是数据通信领域中一个至今被广泛采用的加密手段,其中的替换盒S作为该密码体制的非线性组件对安全性是至关重要的,分析S盒的设计准则与方法,将有助于了解 DES的核心技术,并为改进设计提供可能.

基于动态网络的非线性置乱扩散同步图像加密

具有置乱-扩散结构的传统图像加密中的置乱与扩散通常相互独立,易被单独针对破解,且加密过程非线性弱,导致算法安全性差,为此提出了一种具有强非线性的置乱扩散同步图像加密算法。首先,构造新型sine-cos混沌映射,以拓宽控制参数范围,并改善序列分布的随机性;然后,用明文像素与混沌序列的异或和作为混沌初始值产生混沌序列,用其构建不同明文的不同像素的网络结构,同时利用扩散值动态更新网络值,使网络具有动态性;最后,使用单像素串行置乱-扩散使置乱与扩散产生交叉作用,整体上达到置乱和扩散的同步,从而有效抵抗分离攻击。另外,依照网络结构转移像素操作,使串行路径具有非线性和不可预测性,从而保证算法的非线性与安全性,并且利用相邻节点像素和进行动态扩散,从而提高明文的相关性。实验结果表明,该算法加密安全性高,明文敏感性强,并在抗统计攻击、差分攻击、选择明文攻击等方面效果尤佳。

基于非线性科学的数字混沌理论在计算机设计图像加密中的研究

提出了一种用于图像加密的基于非线性科学的数字混沌理论算法。利用外部密钥的映射生成对应的加密系统初始参数,然后利用图像的大小生成大量的密钥流。本文算法引入了密文反馈机制,这样加密算法对明文以及密钥的敏感性得到了提高。依所安全性的等级可以对加密轮数进行调节。实验表明,本文的算法对密钥以及明文有着非常高的敏感度,并且具有较好的统计表现,在算法的运行上,有较高的运算效率。这种效果是由于本文的算法引入了反馈机制,使得加密算法算到改进,提高抵御攻击的能力,使系统的安全性得到提升。

基于非线性混沌系统的图像加密技术

利用幂函数和正切函数替代线性函数给出了一种基于非线性混沌序列的快速图像加密算法。通过对其结构参数进行试验分析,给出了一个一次一密的数字图像加密算法。实验结果表明,该图像加密算法不但具有较大的密钥空间,而且安全性较高,同时保持不错的效率。

云环境下基于非线性映射的保序加密方案

针对传统保序加密方法安全性和效率不能兼顾的缺点,提出一种基于非线性映射的保序加密方案.该保序加密算法使用非线性映射和非线性分割的方法来隐藏数据分布和数据频率.介绍了云环境下保序加密的系统模型(含问题模型和敌手模型);对于问题模型提出了保序加密方案并且验证其正确性;进一步分析该方案在敌手模型2种攻击下的安全性,并与其他保序加密方案做对比.结果表明,所提出的保序加密方案可达到抗统计攻击和IND-DNCPA安全,有着良好的安全性;每十万个加密数平均加密执行时间大约30 ms,有着较高的效率;该方案可以用任何可编程语言部署和实现,有着良好的可编程性.

基于快速响应码的非线性光学图像加密算法

为增强加密系统的抗破译能力,提出快速响应码耦合Shearlet变换的非线性光学加密算法。引入非线性复合混沌系统,构建交叉置乱方法,改变明文的像素位置;借助二维码生成器,将置乱结果转换成对应的快速响应码QR(quick response)码;采用Shearlet变换,对QR码实施5级分解,输出5个剪切系数,利用一个安全图像与第一个剪切系数互换,联合其它4个系数,借助可逆Shearlet变换,生成过渡图像;设计调制融合掩码,基于Gyrator变换,对过渡图像实施加密,获取Gyrator频谱;通过幅度-相位截断,将Gyrator频谱实施分割,输出密文。测试数据表明,与已有的光学加密方法相比,所提方案具备更高加密安全性与复原质量。

非线性欠定混合的图像加密

盲源分离技术应用于图像加密其主要原理是利用欠定混合形成的病态问题无法求解来实现;但由于盲源分离技术存在着解的顺序和尺度不确定性,并且要求源图像、密钥图像各图像之间尽量没有相关性,这些问题影响了图像解密的效果,也使加密系统适用范围受限。另外已被证实未加预加密处理的欠定混合,其本身抗攻击性较弱。为此,提出了一种基于前置非线性欠定混合的图像加密解密新方法。该方法先利用可逆非线性函数对图像进行处理,再进行欠定混合,获得加密信号;而解密端利用密钥得到等效混合矩阵的逆矩阵,以及非线性函数的逆函数,通过矩阵求逆以及非线性函数的逆运算处理获得与明文图像相同的解密图像。仿真实验和性能分析结果表明,该方法解密质量很好,速度较快,解密图像不存在顺序和灰度值的变化,同时省去图像之间的相关性要求,抗攻击性强。

非线性随机序列的发生与信息非线性移位加密算法

传统的线性移位寄存器序列具有递推性,导致密文抗攻击能力不强。本文研究提出一种统计规律不明显的非线性随机序列的发生方法及其对信息作非线性移位的加密算法,可以有效地提高密文的安全性。

基于量子非线性函数的量子混淆方法

混淆是一种通过对函数功能加密来保证通信安全性的新型加密方法.量子混淆衍生于经典混淆,利用量子比特加密线路或函数的功能从而保护线路信息.在对量子混淆所加密的函数方面,非线性混淆理论仍需要深入研究.本文结合量子非线性函数和混淆理论,明确定义了量子幂函数,根据量子隐形传态基本原理和所混淆函数的功能,提出基于量子非线性函数的量子混淆方法,设计量子混淆器和量子解释器线路,证明其在随机预言模型下的可混淆性.提出了量子非线性函数混淆在同态加密中的密码学应用,证明其满足不可区分安全性.

基于双向相关扩散与非线性混沌S盒的图像加密算法

目的当前混沌加密方案主要采用存在迭代周期性的序列与单向扩散机制来实现像素的混淆,设计一种加密算法以解决其抗破译性能较弱的问题。方法设计了基于双向相关扩散与非线性S盒的图像加密算法。借助哈希方案,形成一个与初始图像内容相关的密钥;基于2D混合混沌函数,利用子密钥来设计位置交叉规则,实现明文的像素置乱;基于线性分阶变换,联合混沌随机数组,构建一个16×16的非线性S盒;定义S盒的循环向前移位机制和向前扩散机制,对置乱图像完成正向加密;再更新混合混沌系统的初始条件,构建逆向扩散机制,对正向密文完成反向加密。结果测试数据显示,与已有混沌加密方案相比,在安全性和效率方面,所提方案的优势更大,其时耗时仅为0.59s,且稳定的NPCR和UACI值分别达到了99.74%,33.69%。结论所提加密方案可以抵御网络中外来攻击,可充分保证图像内容的真实性。

基于随机函数的非线性映射保序加密方案

针对现有保序加密方案在安全性、高效性和易用性方面难以兼顾的问题,提出一种基于随机函数的非线性映射保序加密方案。该方案将明文空间看作一个等差递增数列,基于密钥将数列中每一个元素都映射到一个单独的密文空间。该密钥通过一个非均匀分布的随机数发生函数来生成,而密文空间的构造利用计算机程序来实现。在加密时,只需从对应的密文空间中随机选取一个值即可作为其密文。分析和实验结果表明,所提方案达到了等序明文不可区分(IND-OCPA)安全,并能有效防止统计攻击;其每十万个数据的平均加密时间为30 ms^50 ms,加密效率较高;该方案不需要复杂的参数预设,且可以采用任何计算机语言实现,具有良好的易用性。

非线性光学系统中混沌序列的加密

传统混沌序列加密方法易受到噪声影响,导致加密安全性差。基于此,提出非线性光学系统中混沌序列的加密方法。通过分析入射场作用下介质离子、分子以及原子状态,利用麦克斯韦方程组获取波动方程,确定新光波光矢量,对非线性光学系统特性进行分析。引入动力系统Logistic映射获取非线性光学系统中混沌时间信号,根据获取混沌时间信号存在的周期性特点,设置扰动函数以克服混沌序列周期性,使输出的序列与像素相异,对每个像素进行处理,完成非线性光学系统中混沌序列的加密。仿真结果表明:采用所提方法对非线性光学系统中混沌序列加密效果较好,且加密耗时最短约为3.6 s。

一种基于非线性混沌与数据共享的图像流加密算法

混沌加密是将混沌系统产生的混沌序列作为密钥序列,利用该序列对明文进行加密。密文经信道传输,接收方可以利用混沌同步的方法将明文信息提取出来实现解密。通过将具有强大矩阵运算与绘图功能的MATLAB与具有大规模数值计算能力的Fortran相结合,以数据共享的方式来实现图像的混沌加密,不仅能够使MATLAB与Fortran相互之间弥补彼此的不足,节省加密过程中大量的时间与精力,而且能够使加密后的序列更难以破解,具有运算速度快,保真度高,密钥量大,安全性好的特点,将是加密领域的一种新方法,有着广阔的应用前景。