基于混沌的图像加密算法研究及其软件实现

• 作 者: 王珊珊
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 混沌信号 混沌信号图像加密算法 图像加密算法信息安全 信息安全安全性 安全性软件开发 软件开发

混沌是由确定系统产生的不确定动力学行为。近年来,混沌理论已在通信、保密、医学、气象学等领域得到了广泛应用。
上世纪九十年代初发展起来的混沌保密通信技术,将混沌信号本身固有的内秉随机性、高度复杂性、长期不可预测性等特性与传统通信系统相结合,从而使保密通信系统具有强抗破解能力和长期不可预测等优点。美国、德国、日本等许多国家都制定了针对混沌应用研究的发展计划,期望能研制出高度保密的混沌通信系统,来满足现代化战争对军事通信严格保密的需要。同时,混沌理论与常规密码学之间的广泛联系激起了越来越多的密码学研究者的兴趣,利用混沌系统构造密码算法成为信息安全领域的一个研究热点。
本文着重对基于混沌的流密码加密算法进行了研究。论文首先从形成原因,表现特征及应用领域对混沌进行了全面的介绍并重点描述了混沌信号的本质--混沌吸引子。
论文第二章将传统加密与基于混沌理论的加密算法进行了类比。首先介绍传统加密的基本概念及基本理论,接着对传统加密和基于混沌的加密方法进行了对比,分析了它们各自在加密体制、加密技术及密码分析等方面的特点,最后对混沌加密的安全性进行了分析。
论文第三章详细介绍了现有公认的混沌流密码加密体制,并提出了一种新的产生混沌密钥序列的方法。该算法的基本思想是用新的混沌扰乱原始混沌序列顺序,打破混沌吸引子固有的结构,以抵制利用混沌吸引子重构的分析法来进行破译。分析表明该算法的算法复杂度相当于一个二级加密系统,具有较高的安全性。实例仿真验证了该算法的安全性。
论文第四章编制了基于Visual C++6.0的专门对BMP格式图像(包括灰度图和彩图)进行混沌加密的软件。软件自动生成混沌序列,在混沌信号控制下近似随机的读取序列各个元素不同字节的数据。实验证明,该算法具有较高的安全性。