混沌系統(tǒng)的構(gòu)造及其在圖像加密中的應(yīng)用.pdf

1、混沌，非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中一種特有的運(yùn)動(dòng)形式。近年來，混沌理論的研究已經(jīng)從簡單的認(rèn)知和分析發(fā)展到了理論上的研究和實(shí)際工程中的應(yīng)用，例如混沌圖像加密、語音混沌保密通信等。尤其是混沌特性更加復(fù)雜多變的超混沌系統(tǒng)，具有更強(qiáng)的敏感性和不可預(yù)測性，從而在更多方面得到廣泛應(yīng)用。在構(gòu)建新的超混沌系統(tǒng)方面，雖然已經(jīng)有了一些理論上的指導(dǎo)，但是由于超混沌系統(tǒng)自身的特性，對初始參數(shù)的敏感性，主要還是通過計(jì)算機(jī)的數(shù)值仿真、計(jì)算Lyapunov指數(shù)等動(dòng)力學(xué)分析判斷

2、系統(tǒng)是否是超混沌系統(tǒng)。
　　混沌的這種對初始條件的高度敏感性和不可預(yù)測性等特性，與密碼學(xué)中的擴(kuò)散和代替吻合。隨著混沌密碼學(xué)的發(fā)展，基于混沌密碼學(xué)的圖像加密算法也成為研究熱點(diǎn)。從上世紀(jì)90年代基于混沌的圖像加密算法得到很多應(yīng)用。但是，隨著科技的發(fā)展，原有的加密算法受到了威脅，設(shè)計(jì)出安全性更高的加密算法是一個(gè)挑戰(zhàn)。
　　本文首先介紹了混沌理論的發(fā)展歷程，總結(jié)了混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的基本內(nèi)容和特性，比較詳細(xì)的闡述了計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真分析混沌

3、系統(tǒng)的常用方法。其次，介紹了密碼學(xué)的一些基本概念和加密系統(tǒng)的理論知識(shí)，總結(jié)了一般地基于混沌理論的圖像加密算法。最后，深入分析了當(dāng)前的圖像加密算法，指出其中的不足并加以改正。本文的主要工作如下：
　?。?）本文構(gòu)造了一個(gè)新的四維四翼連續(xù)超混沌自治系統(tǒng)。在三維自治混沌系統(tǒng)中引入一個(gè)簡單的非線性控制器，構(gòu)造出了一個(gè)新超混沌自治系統(tǒng)。分析新系統(tǒng)的相圖、平衡點(diǎn)、Lyapunov指數(shù)譜及分岔圖等基本動(dòng)力學(xué)特性，著重對系統(tǒng)參數(shù)變化引起的Lyap

4、unov指數(shù)譜及分岔圖詳細(xì)分析，并設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路。電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果一致，驗(yàn)證了系統(tǒng)的超混沌行為，并對該系統(tǒng)在周期、混沌和超混沌之間的轉(zhuǎn)換也進(jìn)行了分析。
　　（2）本文提出了一種新的基于超混沌的圖像加密算法。提出了一種基于超混沌產(chǎn)生的混沌序列的圖像加密新方案，完成了對明文圖像的置亂和像素的灰度值的替換與擴(kuò)散，每一次迭代采用不同的加密密鑰，經(jīng)仿真分析，該算法擁有很大的密鑰空間，具有抵御窮舉攻擊的能力。該方案具有良好的加