基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

DNA存储场景下的大小喷泉码模型设计

在DNA存储等应用场景中,传统喷泉码算法需要占用额外信道资源将源文件分组数目K传递给解码端。在实际应用中,虽然可以将K嵌入在每一个编码数据分组中进行传递,但这种做法会严重浪费信道的带宽。针对上述问题,提出了一种大小喷泉码模型,通过增加小喷泉码这一带外信道来优化关键参数的传递。小喷泉码将每个编码分组中有关参数K所占用空间的粒度降至1 bit,有效减少了带宽资源的消耗。此外,小喷泉码还能适应由于DNA存储介质不均匀所导致的编码序列不定长的限制条件,一定条件下甚至可以完全不占用额外信道带宽。

基于DNA条形码ITS对西藏不同地理居群红景天的鉴定研究

目的:对大花红景天和长鞭红景天进行2种DNA条形码的碱基序列分析,并构建系统进化树,为大花红景天的真伪鉴定提供参考。方法:提取3份样品基因组DNA,对内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)片段进行PCR扩增,双向测序,获得其序列信息;运用MEGA7.0对所有样品的ITS序列及GenBank共21条进行比对、计算种内种间遗传距离,构建Neighbor-Joining(NJ)系统进化树。结果:编号为A1~A14的大花红景天聚为一支,编号为K1~K7的长鞭红景天聚为一支;同时发现ITS序列信息变化与地域和环境明显相关。结论:将ITS序列作为DNA条形码能准确、快速地鉴别大花红景天,可为其种质资源鉴定及物种鉴别提供依据。

基于混沌系统和喷泉码的DNA加密编码方法

在这个海量数据时代,DNA是一种很好的新信息存储媒介。与传统的物理存储介质相比,它具有能耗低、存储密度高、存储寿命长等固有的优点。随着DNA存储技术的快速发展,如何保障新技术下的信息安全至关重要。为此,该文结合加密领域研究和DNA编码领域研究,提出了一种基于混沌系统和喷泉码的DNA加密编码方法,利用混沌系统加密原理,在DNA喷泉码编码过程中进行加密,在保留DNA喷泉码特性的同时,保障了编码信息的安全性。该方法可用于任意类型数据,可实现高信息密度和任意约束条件的DNA编码。同时,通过仿真实验证明,该方法可以有效抵抗多种密码学攻击,并对DNA存储过程产生的数据错误有一定纠错能力。

抗明文攻击的动态DNA编码数字图像加密算法

针对传统图像加密算法易受明文攻击的问题,提出了结合DNA动态编码和离散混沌系统的数字图像加密算法。首先,选取动力学特性复杂且计算复杂度低的离散混沌系统,为图像密码系统提供优质熵源。接着,设计明文相关机制生成混沌加密序列以抵御选择明文攻击。然后,利用混沌序列对图像比特平面置乱,并依次进行DNA编码、混淆和解码的操作。最后,执行比特平面混淆以获得最终的密文。理论分析和实验结果表明,本文的图像加密算法具有密钥空间大、相邻像素相关性强、直方图统计特性优良等特性,该算法在抵抗明文攻击时的鲁棒性。

基于Julia集和DNA编码的彩色图像加密算法

安全性在图像传输过程中至关重要,为了保证图像信息的安全传输,提出了一种基于Julia集和DNA编码的彩色图像加密算法,该算法使用边界具有混沌性的Julia集作为密钥,并使用幻方置乱对Julia集边界放大区域进行密钥转化,得到密钥图像,结合DNA随机编码对明文图像进行扩散,得到最终密文图像。Julia集密钥仅需要几个简单的参数生成,大大减少了密钥的存储空间。Julia集的混沌性使得密钥随参数的细微修改而发生明显变化,无法正常解密。DNA随机编码有效解决了单一编码方式易受明文攻击的问题。仿真结果表明,论文算法在密钥敏感性、信息熵、抗噪声和差分攻击等方面具有较高的安全性。

基于DNA编码及整数混沌的彩色图像加密算法研究

数字图像具有相邻像素相关性强,冗余度高等特点。打破数字图像相邻像素的相关性,提高密文图像及密钥是目前图像加密方案的研究热点。针对上述问题,设计了一种基于Tent映射及DNA编码的图像加密方案。该方案先利用猫映射及Zigzag变换对图像进行二次置乱,打破明文图像相邻像素之间的相关性。其次利用二维整数Tent映射生成的伪随机序列对置乱图像加密。DNA编码规则有8种,利用Tent映射生成的伪随机序列作为选取DNA编码规则的参数,最终形成密文图像。从直方图、信息熵等方面进行分析,结果表明该方案密码学特性强、安全性高。

一种动态密钥与DNA交错编码的多图像加密算法

针对目前多图像加密算法中置乱效果不佳、DNA编码模式固定及密钥更新方式实用性低等问题,提出了一种基于动态密钥更新与DNA动态交错编码的加密方案。首先,设计了一种利用SHA-256的动态密钥更新方案,通过限制新密钥中的明文信息量摆脱一次一密的密钥系统。其次,改进了三维循环移位置乱方法,并以此降低明文中的相关性。随后,根据混沌序列动态选取DNA编码规则及编码顺序,并在此基础上将图像矩阵逐像素动态交错编码为DNA序列。最后,将编码后的DNA序列与给定序列进行碱基运算完成对明文图像的加密。仿真实验表明,该算法密文图像的相关性可低至10-3,全局信息熵可达7.9994。该算法能抵挡各种攻击方式,具有较高安全性。

Maximum two-dimensional (u×v,4,1,3)-OOCs

Let Ф（u ×v, k, Aa, Ac） be the largest possible number of codewords among all two- dimensional （u ×v, k, λa, λc） optical orthogonal codes. A 2-D （u× v, k, λa, λ）-OOC with Ф（u× v, k, λa, λc） codewords is said to be maximum. In this paper, the number of codewords of a maximum 2-D （u × v, 4, 1, 3）-OOC has been determined.

基于DNA动态编码和VMP-WFRFT的安全通信方法

为提高物理层信息传输安全,提出一种基于DNA动态编码和变化多参数加权分数傅里叶变换(VMP-WFRFT)的安全通信方法。将DNA编码引入比特置乱,针对现有DNA编码规则少所存在的安全隐患,构造低复杂度四维混沌序列,利用混沌序列随机选择比特矩阵的DNA编码以及运算规则;为进一步掩盖信号调制样式,利用混沌序列动态调整MP-WFRFT参数,从而对调制信号进行VMP-WFRFT变换实现星座的混淆、扩散,同时增强了MP-WFRFT的参数抗扫描能力。仿真结果表明,该方法密钥敏感性良好、密钥空间大,能有效抵御穷举攻击,即使作为加密密钥的混沌初始值仅存在10^(-15)偏差,窃听者的误比特率仍始终保持在0.5左右。

基于DNA编码和混沌系统的语音加密算法

提出了一种基于DNA编码和混沌系统的语音加密算法。该算法首先将原始语音分成两个部分,利用Lorenz混沌系统生成的混沌序列,分别对第一部分语音做动态DNA编码和异或运算,对第二部分语音做异或运算,以实现语音数据的扩散;其次利用Logistic混沌系统生成的混沌序列将扩散后的语音索引置乱,再对置乱后语音的极性置乱,使得样本值的直方图的分布更为均匀。仿真结果和理论分析表明,该加密算法具有密钥空间大、密钥灵敏度高、抗穷举攻击、统计攻击和选择明文攻击能力强等优点。

Emergence of Plastidial Intergenic Spacers as Suitable DNA Barcodes for Arid Medicinal Plant <i>Rhazya stricta</i>

The desert plant Rhazya stricta has anticancer and antimicrobial properties, and is widely used in indigenous medicines of Saudi Arabia. However, the therapeutic benefits rely on an accurate identification of this species. The authenticity of R. stricta and other medicinal plants and herbs procured from local markets can be questionable due to a lack of clear phenotypic traits. DNA barcoding is an emerging technology for rapid and accurate species identification. In this study, six candidate chloroplastid barcodes were investigated for the authentication of R. stricta. We compared the DNA sequences from fifty locally collected and five market samples of R. stricta with database sequences of R. stricta and seven closely related species. We found that the coding regions matK, rbcL, rpoB, and rpoC1 were highly similar among the taxa. By contrast, the intergenic spacers psbK-psbI and atpF-atpH were variable loci distinct for the medicinal plant R. stricta. psbK-psbI clearly discriminated R. stricta samples as an efficient single locus marker, whereas a two-locus marker combination comprising psbK-psbI + atpF-atpH was also promising according to results from the Basic Local Alignment Search Tool and a maximum likelihood gene tree generated using PHyML. Two-dimensional DNA barcodes (i.e., QR codes) for the psbK-psbI and psbK-psbI + atpF-atpH regions were created for the validation of fresh or dried R. stricta samples.

基于双混沌系统与DNA动态编码的医学图像加密算法

针对现有医学图像加密算法信息分散能力偏弱、安全性能偏低等问题,提出了一种基于双混沌结构、DNA动态编码和分块扩散的医疗数位影像传输协定(digital imaging and communications in medicine,DICOM)医学图像加密算法。设计出一种新的三维超混沌系统并引入超混沌Chen系统构成双混沌迭代生成体系,避免单一系统遭到逆向解构分析从而被破解的风险。优化DNA编码机制,与混沌序列相结合,实现动态规则的DNA编码,提高算法的抗解码能力。此外,在扩散阶段对矩阵信息进行分块并采用类Zigzag式循环遍历法对像素信息逐位处理。经各项安全性分析实验,证明密文图像在统计特性、信息熵、密钥敏感性及空间大小等方面具备良好的加密性能并拥有较高的安全性,在医学图像加密领域中具备一定的前景。

Beyond a Quartic Polynomial Modeling of the DNA Double-Helix Genetic Code

By combination of finite number theory and quantum information, the complete quantum information in the DNA genetic code has been made likely by Planat et al. (2020). In the present contribution a varied quartic polynomial contrasting the polynomial used by Planat et al. is proposed that considered apart from the golden mean also the fifth power of this dominant number of nature to adapt the code information. The suggested polynomial is denoted as g(x) = x4 - x3 - (4 - ϕ2 )x2 + (4 – ϕ2)x + 1, where is the golden mean. Its roots are changed to more golden mean based ones in comparison to the Planat polynomial. The new coefficients 4 – ϕ2 instead of 4 would implement the fifth power of the golden mean indirectly applying . As an outlook, it should be emphesized that the connection between genetic code and resonance code of the DNA may lead us to a full understanding of how nature stores and processes compacted information and what indeed is consciousness linking everything with each other suggestedly mediated by all-pervasive dark constituents of matter respectively energy. The number-theoretical approach to DNA coding leads to the question about the helical structure of the electron.

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。

基于改进型二维映射和DNA编码的图像加密

为了增加图像加密的安全性,提出一种基于改进型二维映射和脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)编码的图像加密算法。首先,结合Logistic映射、Sine映射和Henon映射的特点,设计了一种改进型二维离散混沌映射,具有较好的随机性且为满映射,适用于图像加密;然后,基于该混沌序列对图像明文进行DNA编码,通过DNA运算实现了图像的置乱和扩散,完成了图像的加密。仿真实验结果表明,该加密算法的像素数变化率(Number of Pixels Change Rate,NPCR)和统一平均变化强度(Unified Average Changing Intensity,UACI)均接近或高于理论计算值,峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)小于10,说明改进算法的明文和密钥敏感性高,能有效抵御差分攻击。

基于DNA链置换反应的混沌信息加密算法

针对现有的DNA加密算法中并未涉及DNA化学反应的这一弊端,提出了一种将Henon混沌映射和DNA链置换反应相结合的信息加密方案。首先利用Henon映射经过置乱和异或操作后获得的新序列对明文信息进行异或操作,随后转换成DNA序列;其次对DNA序列进行DNA链置换反应,得到新的DNA序列;最后对新的DNA序列进行解码,得到加密文本。实际分析表明,该加密方案具有较好的加密效果和安全性。

基于DNA条形码技术甜瓜迷实蝇的分子鉴定

以口岸截获的甜瓜迷实蝇蛹和成虫作为研究对象,提取其基因组DNA,检索ITS2、COI、COII、CYTB基因引物,PCR扩增后产物用双脱氧法测序,结合Genebank中的相关数据,借助生物信息学分析软件验证甜瓜迷实蝇分子鉴定序列,构建NJ系统进化树,分析遗传进化关系,以获得更多甜瓜迷实蝇快速鉴定的分子数据.结果表明,从甜瓜迷实蝇蛹和成虫中获得的8条序列,仅有COI基因达到鉴定标准;ITS2、COII、CYT-B基因未达到鉴定标准,并非数据质量不合格,而是NCBI数据库相关数据不足.由于研究扩增模板相同,此类序列为新发掘的甜瓜迷实蝇的序列,从NJ系统进化树聚类分析可以看出,这些序列均可作为甜瓜迷实蝇分子鉴定序列.

基于DNA-DWT-FRFT的彩色图像水印算法

在数字水印算法中通常存在水印不可见性与鲁棒性难以权衡的问题,为解决该问题,提出一种基于DNA-DWTFRFT的数字水印算法。利用DNA编码实现水印图像的置乱加密,得到水印密文序列;对载体图像进行8×8分块处理,然后对每个子块做一级离散小波变换(DWT),之后选择低频子带的系数并求出特征向量组,最后进行分数阶傅里叶变换(FRFT),将特征向量组由时域表示转换为频域表示;通过改进的DWT变换和定义的随机因子F1和F2,根据水印密文序列更新F1和F2,再利用F1和F2确定水印嵌入位置,并对载体图像的特征向量组进行更新,最后利用FRFT逆变换和DWT逆变换,将含水印的载体图像的特征向量组由频域表示恢复为时域表示,完成水印嵌入。实验结果表明,本算法具有高不可见性,且在常见的噪声攻击、旋转、剪切、JPEG压缩等攻击下,表现出较强的鲁棒性。

软骨肉瘤的表观遗传学研究进展

软骨肉瘤是第二常见的原发性恶性骨肿瘤,其治疗效果差,易复发和转移,对放化疗均不敏感,治疗方式在过去30~40年间停滞不前,还是以手术切除为主。对于软骨肉瘤的发生发展机制研究仍未完全明确,亦无特效药物。因此,探寻软骨肉瘤新的发生发展机制,从而寻找新的治疗方法和药物靶点,对临床治疗具有重大意义。有研究发现表观遗传学在软骨肉瘤发生发展中有重要作用。表观遗传学是指DNA序列未发生变化,但生物体的表型发生了可遗传性的改变,其机制主要包括DNA甲基化、非编码RNA调控、组蛋白修饰、染色质重塑等。该文就目前表观遗传学在软骨肉瘤中的研究进展做一综述,为进一步深入软骨肉瘤的研究,寻找新的治疗靶点提供方向。