基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的數(shù)字圖像加密技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像逐漸成為人們傳播信息的主要媒介之一。其在公共信道上的安全傳播成為人們關(guān)注的重要問題。加密技術(shù)作為信息安全的重要技術(shù)之一，是目前保證數(shù)字圖像安全的重要手段。數(shù)字圖像具有信息量大、像素間相關(guān)性高、冗余度高等特征。傳統(tǒng)加密算法將數(shù)字圖像作為一般文本進(jìn)行處理，加密速度慢、效率不高。這就需要研究者設(shè)計(jì)專門的算法用于數(shù)字圖像加密。目前已有的圖像加密技術(shù)包括：基于矩陣變換的方法、與壓縮結(jié)合的方法、基于混沌系統(tǒng)

2、和基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的圖像加密算法。本文的主要研究內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)有基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的圖像加密技術(shù)進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)出新的安全高效的圖像加密方法。
　　 本文的主要工作和貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
　　 ①簡要介紹了細(xì)胞自動(dòng)機(jī)和圖像加密的基礎(chǔ)知識(shí)以及細(xì)胞自動(dòng)機(jī)用于圖像加密的優(yōu)勢(shì)。對(duì)細(xì)胞自動(dòng)機(jī)在密碼學(xué)中的應(yīng)用和現(xiàn)有基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)技術(shù)的加密算法進(jìn)行介紹分析。分別從隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、HASH函數(shù)和圖像加密等方面介紹了細(xì)胞自動(dòng)機(jī)在密碼

3、學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。第3章對(duì)兩種具有代表性的加密算法，即基于初等細(xì)胞自動(dòng)機(jī)(ECA)狀態(tài)環(huán)的圖像加密算法和基于可逆觸發(fā)式規(guī)則的加密算法進(jìn)行介紹分析，指出算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 ②對(duì)基于ECA狀態(tài)環(huán)的圖像加密算法進(jìn)行分析和改進(jìn)。第3章中基于ECA狀態(tài)環(huán)算法具有明文敏感性差，安全性不高等缺點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)出一種將ECA狀態(tài)環(huán)和細(xì)胞自動(dòng)機(jī)周期性相結(jié)合的圖像加密算法，利用周期為2的二維細(xì)胞自動(dòng)機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行置亂，彌補(bǔ)了原算法的上述缺點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)和算

4、法安全性分析顯示該算法具有優(yōu)良的混淆和擴(kuò)散特性，且結(jié)構(gòu)簡單，易于軟硬件實(shí)現(xiàn)，并行度高。
　　 ③提出一種基于二維細(xì)胞自動(dòng)機(jī)觸發(fā)規(guī)則的圖像加密算法?，F(xiàn)有基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)觸發(fā)規(guī)則的加密算法大都具有密文擴(kuò)充的問題，且很多算法是針對(duì)文本數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的。本文利用二維細(xì)胞自動(dòng)機(jī)觸發(fā)規(guī)則的可逆性，創(chuàng)新性地將細(xì)胞自動(dòng)機(jī)中的細(xì)胞按坐標(biāo)分成奇偶兩部分，設(shè)計(jì)出新的圖像加密算法，該算法充分利用圖像的二維特性，且解決了以往算法密文擴(kuò)充的問題。仿真實(shí)驗(yàn)和安全性分