基于三维超混沌映射的图像加密及其FPGA实现

随着信息技术的不断发展,确保信息安全已成为重要问题,而图像作为被广泛使用的多媒体工具,时常面临着泄露的风险,针对该问题提出一种基于三维超混沌映射的图像加密算法。该算法首先构造一个离散三维超混沌系统,此系统相较于传统的混沌系统拥有更好的混沌特性,所生成的序列具有更强的随机性。然后在此序列的基础上对图片进行置乱和扩散:在置乱阶段,通过混沌序列对原始图片的像素点进行索引排序,实现像素置乱;在扩散阶段,使用处理后的混沌序列对置乱图像的像素值进行分层异或,实现像素扩散。软件仿真和性能分析表明,该算法具有较高的安全性和较强的抗干扰能力,最后通过FPGA硬件平台完成图像加密。整个算法包括软件仿真和硬件实现两个部分,能够有效提升学生将理论和实践相结合的能力,增强学生对非线性理论的理解。

一种混沌伪随机加密算法的FPGA设计

目前,多数基于混沌加密的实现方案局限于软件领域(该领域下数据是串行处理的),然而当吞吐量和安全性成为主要问题的时候,硬件实现更优越。根据目前的混沌伪随机位序列发生器的并行加密算法,本文介绍该算法的FPGA设计方案。

基于混沌算法的软硬件相结合的加密方法

加密是保护信息数据和加强知识产权保护的重要手段。以往人们多用软件方法进行加密,但是软件加密法存在运算量大,易于跟踪仿真攻击等缺点。硬件加密可减轻微处理器的负担,且具有物理保护,安全性较高。为了实现把硬件与软件结合起来共同加密,以达到优势互补的目的,可利用混沌算法的高随机性作为密钥流随机发生器的理论算法,用VHDL(Very High speedIntegratedCircuitHard wareDescriptionLanguage)对FPGA(FieldProgrammableGateArray)进行设计,来实现混沌算法,开发出的应用软件对硬件进行控制,发送控制信号。实验证明,此法可提高加密算法的执行效率,增强加密系统的安全性。