论文部分内容阅读
近年来，随着计算机网络和通讯技术的迅猛发展，语音和视频等数据量大的多媒体数字信息可以在网络上方便、快捷地传输。多媒体通信逐渐成为人们彼此之间信息交流的重要手段。数字图像作为多媒体信息中最重要的一种信息表达形式，具有形象、直观和生动的优点，尤其是在克服了以往因图像数据量大而带来的存储和传输的问题之后，它正在或已经成为当今乃至今后信息表达方式的主流。但是，数字图像带给人们生活便利的同时也存在着诸多的安全隐患。譬如，涉及到国家秘密、商业机密或个人隐私的一些图像信息，通过网络传播时很容易被恶意攻击者轻易地浏览、窃取、窜改、非法复制与传播。若不对这些图像采取必要的安全保护措施，由此带来的严重后果是不可想象的。因此，如何保证信息的安全传输成为了一个重要的研究课题。而作为信息的载体---数字图像的加密技术成为了一项实用而又亟待快速发展的关键技术。
混沌动力学系统是非线性动力学中一类确定性系统，它与密码学之间具有许多对应的特征。在传统密码学的安全性受威胁的情况下，混沌系统产生的混沌序列所具有的复杂性、对初值和系统参数的敏感性、类随机性、不可预测性等优良特性为图像加密技术的研究提供新的思路和发展方向。
本文主要研究混沌序列密码的设计与实现的有关问题，以及将混沌序列用于图像加解密的算法。首先介绍了混沌理论以及密码学的基本知识，并分析了它们之间的共同点及差异。接着，总结了基于混沌系统进行图像加密的几种主要方法，以及混沌密码设计的一般思路。同时，以Logistic映射为例子，详细分析了混沌系统应用于数字图像加密的全过程，提出了基于高维混沌序列的医学图像加密方法。该算法采用二维Arnold映射系统和三维统一混沌系统相结合的加密方法。具有位置置换随机性、非线性、分布均匀和对初始值敏感等特性；提高了算法的复杂性，增加了破译难度，对算法的安全性和效果做了分析。最后对全文的研究工作作了总结，并展望了混沌理论及在信息安全应用研究方向。