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Chen超混沌和DNA编码的图像加密算法

提出了一种基于Chen超混沌和DNA编码的图像加密算法。算法关键在于对Logistic映射进行迭代,得到伪随机序列,并将该序列转为二维矩阵;改变参数和初始值,再次迭代Logistic混沌系统,得到新的伪随机序列,并构造索引序列完成对原始图像的置乱及扩散,使原始图像的位置及像素值均改变。再利用参数多、空间复杂的Chen超混沌,得到四条混沌序列即X、Y、Z和H。用X和Y序列的随机值控制DNA编码规则的选取,使编码具有随机性和不确定性,分别对转化的二维矩阵和扩散后的图像进行编码,得到DNA矩阵。对两矩阵进行DNA运算,运算方式由序列Z的随机值决定,最后根据序列H进行解码,解码和编码的规则不同,进一步加强了安全性,得到最终加密图像。加密方案在Matlab上进行仿真,通过对密钥空间、密钥敏感性、直方图、信息熵和像素相关性等进行安全性分析,可以看出本算法可获得较好的加密效果,不易被破解。

基于Chen超混沌系统的改进AES算法的实现

本文针对传统AES算法存在的S盒迭代周期短问题,采用新的仿射变换对进行改进;针对密钥扩展过程中轮密钥与种子密钥之间存在强关联性的缺陷,充分考虑超混沌系统特性与流密码优点的结合,应用在AES算法上对密钥扩展过程进行优化。实验及安全性分析的结果表明:基于Chen超混沌系统的改进AES算法能够更有效的保障数据安全。

基于分数阶Chen超混沌的频域自适应图像加密算法

随着互联网科技的发展与繁荣,数字图像的传播与应用越来越广泛,数字图像的安全性也越来越受到重视。在图像加密算法中,置乱-扩散结构的加密算法因符合图像数据二维分布的特点,得到了普遍的应用。然而,普通的置乱-扩散加密算法存在安全性不高、加密效率低等问题。因此,文中使用分数阶Chen超混沌在频域上置乱,再设计超混沌S盒进行代换,最后用双向异或循环左移扩散,从而达到了结合频域与空域,置乱、代换、扩散相结合的一整套加密流程。该算法的密钥空间大、密钥敏感性高、密文统计直方图均匀、密文相邻像素的相关性低、安全性高、抗差分攻击能力强,并且信息熵接近理想值。该算法仅通过3轮迭代就可达到与以前提出的图像加密算法相同的安全级别,加密效率得到了显著提高。

基于量子混沌映射和Chen超混沌映射的图像加密算法

为了保证图像信息的安全,提出了一种基于量子混沌映射和Chen超混沌映射的图像加密算法。首先,采用Chen超混沌映射产生随机序列对图像进行行列置乱操作,使图像充分置乱;然后,采用量子Logistic映射产生随机序列对图像的进行扩散加密,最终得到密文图像。相对于经典混沌映射,量子混沌映射随机性更好,初值敏感性更强,解决了经典Logistic混沌的吸引子问题,很大程度上增强了加密算法的安全性。实验结果表明,加密后的图像直方图更为平滑,图像相邻像素相关性低,能有效抵抗统计攻击和差分攻击。

DNA序列和分数阶Chen超混沌系统彩色图像加密

针对彩色图像加密的特点,为了减弱图像相关性、加大密钥空间、提高安全性,提出DNA序列和分数阶Chen超混沌系统彩色图像加密算法。该算法将三维的彩色图像转换成三个二维DNA序列矩阵,利用分数阶Chen超混沌系统产生的混沌序列将三个DNA序列矩阵进行位置置乱,将置乱的三个DNA序列矩阵分别分成相等的小块,利用分数阶Chen混沌系统和DNA序列加法法则将块相加,重新组合小块并利用DNA解码规则得到彩色加密图像。仿真结果和安全性分析表明,与其他图像加密算法对比,该算法降低了算法空间和时间需求,相关性低,密钥空间大,密钥敏感性高,安全性更高,具有更强的抵御各种攻击能力。

基于混沌系统和动态DNA编码的彩色图像加密算法

为了提高图像在传输过程中的安全性,使得用户有更好的体验感,将Chen超混沌系统和DNA编码引入图像加密领域;彩色数字图像根据红、绿、蓝3个通道分为三个二维矩阵,并对三个二维矩阵进行DNA分区域编码处理,增加了编码运算的多样性,使得加密过程更加安全;由Chen超混沌系统生成的序列决定了每个二维矩阵的DNA编码解码规则和运算规则,按照相应规则进行加密,加密后由分段Logistic生成相应的序列再次进行行、列置换,分段的Logistic混沌映射可以让系统更快地进入混沌状态;合并红、绿、蓝3个通道的三个二维矩阵,生成三维矩阵,最终得到相应的彩色加密图像;选取相应的彩色图像进行仿真实验,最终的仿真结果表明,所提出的算法加密效果和相关性能指标良好,同时具有较强的安全性和鲁棒性。

基于改进观测器的分数阶超混沌Chen系统广义同步

基于分数阶微积分的预估-校正算法,研究了分数阶超混沌Chen系统,并进行了数值仿真.仿真结果表明,分数阶超混沌Chen系统存在超混沌的最低阶数为3.8阶.根据分数阶稳定性理论,设计了一种改进的状态观测器,利用解析的方法求得广义同步的响应系统,从理论上证明了广义同步方法的可行性.最后,利用该同步方法实现了3.8阶超混沌Chen系统的广义同步,数值仿真结果证实了它的有效性.

超混沌Chen系统和Rsser系统的脉冲自适应异结构同步

基于脉冲微分方程的不变原理,研究了超混沌Chen系统和超混沌Rsser系统的异结构同步问题,设计了脉冲自适应控制器,得到了超混沌Chen系统和超混沌Rsser系统的脉冲自适应同步准则,运用数值仿真方法证实了所研究方法的可行性和有效性.实验进一步表明,脉冲自适应同步方法比自适应方法实现同步的时间要短.

基于超混沌Chen系统和密钥流构造单向散列函数的方法

提出了一种基于超混沌Chen系统和密钥流构造单向散列函数的方法,这种方案把明文和密钥作为2个超混沌Chen系统的初始值,按照系统的超混沌动力学特性进行一定时间的演化。将演化的最终结果进行量化,将量化值代入密钥流进行迭代,实现明文和密钥信息的混淆和扩散,并基于密码块链接方式产生任意长度明文的128bit散列值。理论分析和实验表明,这种构造散列函数的方法可以满足散列函数所要求的数值压缩功能、不可逆性、初值敏感性、防伪造性和抗碰撞性等安全性能要求。提出的散列函数构造方法较现有一些方法具有更好的抗碰撞性能。

无源控制的超混沌Chen系统的自适应同步

在不同初始条件下,提出一种基于无源控制理论的控制方法,实现具有参数不确定性的两超混沌Chen系统的自适应同步.通过引入自适应控制,在线估计系统的参数,并设计一个自适应无源控制器,使两系统的同步误差方程转化为无源系统.根据无源系统理论,系统的动态误差方程将稳定于状态空间原点,即两超混沌Chen系统完全同步.仿真结果表明,所设计的控制器简单明了,控制方法有效.

超混沌Chen系统的反同步研究

基于Lyapunov稳定性理论,设计了非线性控制器,理论上证明了超混沌系统的自反同步和异结构反同步,并用数值仿真试验验证了控制方案的有效性。

基于自适应同步的超混沌Chen系统的参数识别

为了研究超混沌Chen系统的完全同步及未知参数的识别及优化问题,利用两个线性控制器实现参数匹配的两个超混沌Chen系统的完全同步,研究了参数未知的超混沌Chen系统的参数辨识及优化问题,基于Lyapunov稳定性理论,解析地获得同步控制器和参数观测器表达式,其中的控制器个数低于系统维数。研究结果表明:当两个超混沌系统达到完全同步后,驱动系统的5个未知参数被准确识别。该方法在驱动系统的参数发生跃变的情况下也是有效的。

超混沌Chen系统的自适应同步与电路实验研究

研究了超混沌Chen系统的自适应同步问题,基于Lyapunov稳定性理论,设计了参数未知结构相同的2个超混沌Chen系统自适应同步控制器和同步控制器电路,该控制器结构简单,不需要知道系统参数,就可实施控制.数值仿真和电路实验仿真证实了该方法的有效性.

分数阶超混沌Chen系统的RBF神经网络自适应滑模同步

针对分数阶超混沌系统的同步问题,通过设计一个新型含分数阶滑模面的RBF神经网络自适应滑模控制器,应用滑模控制和主动控制原理实现分数阶超混沌Chen系统的驱动系统和响应系统间的同步.在RBF神经网络控制方案的基础上引入分数阶滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并在分数阶滑模控制器中增设自适应参数使得控制律在迭代过程中找到合适的切换增益,免除繁冗的人工调参过程.根据Lyapunov稳定性定理证明了该方案下系统的稳定性.当存在外部干扰时,将RBF神经网络与分数阶滑模控制相结合,更利于系统在迭代过程中找到最近似的权值,并通过补偿控制降低干扰对控制系统的影响.数值仿真结果验证了该控制方法的鲁棒性及有效性.

分数阶超混沌Chen系统的组合同步

分数阶混沌系统的组合同步在保密通讯中具有更强的安全性.基于分数阶动力系统的稳定性理论以及Routh-Hurwitz判据,选择合适的控制器,三个分数阶超混沌Chen系统实现了组合同步.Matlab数值模拟验证了本文理论的合理性和控制策略的可行性.

不确定分数阶超混沌Chen系统和分数阶Rössler系统的自适应异结构同步

基于分数阶系统的稳定性理论,应用自适应控制同步法来设计控制器,使得分数阶超混沌Chen系统和Rössler系统实现同步。

四维超混沌Chen系统的有限时间同步

基于Lyapunov函数稳定定律,对四维超混沌Chen系统设计出合理的控制器,在有限时间内使得驱动-响应系统达到同步,最后利用MATLAB验证同步的可行性。

基于分数阶超混沌的混沌细胞自动机图像加密算法

为了保证信息传输过程中图像的安全性和可靠性,普通的置乱-扩散加密算法已不能够满足现有的安全与效率问题。文中将明文转化为哈希值作为混沌的初始值,使用分数阶Chen超混沌产生4个混沌序列。首先运用了三维Arnold映射进行双向变参置乱,再设计了超混沌S盒进行代换,最后用混沌细胞自动机循环扩散,从而达到了置乱、代换、扩散(DSD)相结合的一整套加密流程。该算法的密钥空间大、密钥敏感性高、安全性高、抗差分攻击能力强、密文统计直方图均匀、密文相邻像素相关性低,信息熵接近理想值。该算法不需要多轮迭代就可达到很高的安全级别,加密安全性与加密效率得到了显著提高。

采用超混沌系统的图像压缩加密联合算法

为了同步实现图像压缩和加密,提出了一种采用超混沌Chen系统和改进零树编码相结合的图像压缩加密算法。该算法在改进零树编码基础上,先利用超混沌Chen系统产生的密钥流修正位平面编码过程中形成的上下文和判决,然后送入MQ算术编码器中进行熵编码生成相应的压缩码流,最后将压缩后码流反馈到超混沌Chen系统的输入端,产生新的密钥,使密钥流和明文相关,实现图像的联合压缩加密。实验结果表明,该算法的峰值信噪比(PSNR)至少提高了1dB,密钥空间为256bit,加密时间占总时间的百分比均小于45%,明文和密钥敏感性高。该算法实现了图像的联合压缩加密,比原始嵌入式零树小波(EZW)算法的图像重建质量高,具有高抗线性攻击和差分攻击能力,密钥空间大,安全性好。