基于時空混沌映射的圖像加密算法研究.pdf

1、隨著信息技術和網絡交換技術的快速發(fā)展,信息安全問題日益突出。信息技術的飛速發(fā)展對信息安全提出了越來越高的要求,迫切地需要新理論和技術來增強信息交換的安全性。對圖像數據進行加密是保證數字圖像安全傳輸的重要手段之一。圖像加密不同于文本加密,由于圖像具有信息量大、相鄰像素相關性強等本質特征,所以傳統(tǒng)的針對文本加密算法DES、IDEA、RSA等不能完全滿足加密安全性的需要。
　　混沌是確定的宏觀的非線性系統(tǒng)在一定條件下所呈現的不確定的或不

2、可預測的藐似隨機的現象。由其產生的序列是偽隨機的、不可長期預測的、在理想條件下具有無限大的周期,可以提供巨大的密鑰空間、是非周期又不收斂的。最為重要的是,混沌映射對初值變化的極端敏感,即初始狀態(tài)只有微小差別的兩個同構混沌系統(tǒng)在短時間內就會產生兩組完全不同的、互不相關的混沌序列值。由于安全性高、加密速度快,基于混沌的圖像加密技術得到了廣泛的研究。與一般的混沌映射相比,時空混沌系統(tǒng)由于具有優(yōu)越的混沌動態(tài)性能,故已應用到混沌密碼學中。時空混沌

3、系統(tǒng)是一個推廣的空間系統(tǒng),它展示了時間和空間的非線性的動態(tài)空間行為。耦合映像格子(CMLs)經常用作時空混沌系統(tǒng)的基本模型。
　　本文簡要介紹了基于混沌理論的圖像加密技術發(fā)展歷史及研究現狀,探討了數字圖像加密和密碼學的基本原理和方法。由于小波變換能減少數據的冗余度,提高數據傳輸的壓縮率,本文提出了基于小波變換的圖像加密算法。同時,根據混沌映射具有偽隨機性、確定性和對初始條件與系統(tǒng)參數的極端敏感的特性,又提出了將混沌映射Lorenz

4、和耦合映像格子系統(tǒng)與數字圖像加密相結合,從而可以構造出很好的圖像加密算法。本文研究了小波變換和混沌映射的性質,提出了一種基于小波變換和時空混沌映射的生成方法,然后用其對圖像離散小波變換后系數矩陣進行置亂和擴散處理問題,進行了加密圖像的密鑰空間分析、密鑰敏感性測試、置亂度分析及直方圖比較實驗。實驗結果表明該混沌序列加解密算法擴展了密鑰空間,密文分布均勻,能夠克服低維混沌動力學系統(tǒng)易受攻擊的缺點。具有密圖文件保密性高,密鑰簡單等特點。最后,