基于四維混沌系統(tǒng)生成二值序列的新方法及其加密應(yīng)用.pdf

1、1989年, Matthews首次將離散動(dòng)力系統(tǒng)用于圖像加密[1].他給出一種一維的混沌映射,該映射根據(jù)初始條件產(chǎn)生具有混沌特性的偽隨機(jī)序列,然后直接用于“一次一密”(one-timepad)的加密算法中.現(xiàn)在,利用混沌映射產(chǎn)生混沌序列,由該混沌序列生成二值序列,把二值序列與待加密的明文進(jìn)行異或運(yùn)算已經(jīng)成為一種常用方法.由于具有一次一密、加密效率高、方便等特點(diǎn),該方法得到廣泛應(yīng)用.不過從加密安全角度考慮,這種與明文進(jìn)行異或的加密方法對(duì)二

2、值序列的性能要求很高.生成的二值序列必須具有高度的偽隨機(jī)性,能夠滿足Golomb的三個(gè)隨機(jī)性公設(shè),這樣才能給攻擊者帶來較大的破譯難度,從而保證加密安全.由混沌序列產(chǎn)生二值序列的方法已有很多,文獻(xiàn)[2]、[3]、[4]是將混沌序列所在的區(qū)間進(jìn)行簡(jiǎn)單的劃分,然后根據(jù)混沌系統(tǒng)生成的混沌序列值所在的區(qū)間,相應(yīng)地量化為0或1.文獻(xiàn)[5]、[6]是比較法,即將混沌序列值與平均值或者中值進(jìn)行比較大小,相應(yīng)地量化為0或1.其中文獻(xiàn)[5]是將混沌序列值與

3、混沌序列平均值進(jìn)行比較大小然后量化為0、1二值序列.文獻(xiàn)[6]是用混沌系統(tǒng)生成兩個(gè)混沌序列,比較兩個(gè)序列對(duì)應(yīng)項(xiàng)的大小,然后量化為0、1二值序列.雖然簡(jiǎn)單,易于操作,然而這些方法對(duì)混沌系統(tǒng)的選擇比較苛刻,不能很好地滿足Golomb的三個(gè)隨機(jī)性公設(shè)。
　　本文將利用一個(gè)四維混沌系統(tǒng)生成混沌序列,并給出一種新的方法,將混沌序列量化為二值混沌序列.該方法生成的二值混沌序列具有良好的偽隨機(jī)性,同時(shí)對(duì)產(chǎn)生混沌序列的混沌系統(tǒng)的初值十分敏感.該方

4、法適合任何混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列的量化,且都能得到性能優(yōu)良的二值序列,即混沌系統(tǒng)的選擇不影響二值序列的良好性能.為了提高系統(tǒng)的復(fù)雜性和安全性,文中采用的是一種新的四維混沌系統(tǒng).為了驗(yàn)證該方法適合任何混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列的量化,文中選用經(jīng)典的Logistic映射進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了較好的結(jié)果.同時(shí)也把本文方法與[5]、[6]的方法進(jìn)行了比較,結(jié)果表明了本文方法的優(yōu)越性。.最后把本文方法產(chǎn)生的混沌偽隨機(jī)二值序列用于圖像加密,也得到了較好的結(jié)果