基于比特置换与核酸序列库的混沌图像加密算法

提出了一种基于比特置换与DNA序列运算的混沌图像加密的算法。该算法首先利用Chen系统产生混沌映射索引对图像进行像素位置置乱,结合蝶形网络对比特位置乱,以实现位级别置乱。再对图像进行DNA编码,并与核酸序列进行代数运算,实现像素的替代,进一步提高了加密的安全性。最后通过密文反馈来进一步增强算法的混淆和扩散特性。实验和安全性分析结果表明,该算法不仅密钥空间大、对密钥的敏感性强,而且能有效抵御统计性分析和穷举分析等攻击操作。     

基于混沌映射和二次剩余密码的彩色图像加密方法

针对彩色图像的有效加密问题,提出了一种基于Logistic 混沌映射和二次剩余密码体制的彩色图像加密方法。首先,使用了一组对称的128比特的密钥,并以此计算Logistic 混沌映射的初始条件和控制参数。然后,通过具有不同参数的两级Logistic 混沌序列对图像像素进行两级置乱。最后,通过二次剩余密码体制对置乱图像中像素值进行改变,实现图像像素的扩散。仿真结果表明,该方法在密钥敏感性、相邻像素相关性、明文敏感性和信息熵等方面具有优越的性能,且加密速度较快。     

基于混沌映射和DNA编码的图像加密算法

为了有效改进图像的加密效果及安全性,在对已有的图像加密算法进行分析的基础上,提出基于混沌映射的位变换和DNA序列的图像加密算法。首先,采用混沌映射生成置乱序列对图像在位平面进行置乱,同时达到了图像置乱和扩散的双重加密效果。然后,利用DNA编码规则,对置乱后的图像编码,进行DNA运算,实现图像的扩散。实验结果表明,该算法密钥空间足够大,密钥敏感性较强,具有较好的安全性。     

并行图像耦合超混沌系统的图像加密算法

为有效增强图像加密系统的安全性,提出一种基于并行子图像与超混沌相结合的加密算法。采用Logistic映射对初始明文图像进行分离及置乱,改变子图像的位置,根据该映射迭代计算得到的序列,置乱子图像像素矩阵的行与列,改变其像素的位置;将Lorenz系统和Chen系统结合起来,对每个子图像分别进行扩散加密处理,改变它们的像素值;将加密完后的子图像进行重组,输出密文。仿真结果表明,该算法安全性高、密钥空间大、密钥敏感性强,可显著提高抗攻击能力。     

基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密算法

为了实现对彩色图像信息的有效保护,提出一种像素置乱及密文交错扩散技术相结合的加密算法。首先对3个分数阶混沌系统产生的混沌序列进行优化改进,得到两组不同的性能优良的混沌密钥序列,并将RGB彩色图像转换为由基色分量组成的灰度图像;然后,利用一组改进的混沌密钥序列对该灰度图像的像素位置进行置乱;最后,利用另一组改进的混沌密钥序列对置乱图像进行2轮基色分量之间的密文交错扩散操作,得到加密图像。仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,高度的密钥敏感性,较好的像素分布特性,且在抵抗唯密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。     

提取明文信息耦合多混沌像素混乱的彩图 RGB 分量同步无损加密算法

针对当前的彩色图像加密方案都是将 R、G、B 三基色的像素分离来单独进行加密,且生成的混沌序列不依赖于明文信息,导致密文随机性和抗攻击性较差等不足,提出了提取明文信息耦合多混沌像素混乱的彩图RGB 同步加密算法。首先,将图像 RGB 三基色的像素进行分离、二值化与矢量化处理,得到 RGB 三个矢量;重组这些矢量,得到 R、G、B 各像素均彼此依赖的置乱矩阵;然后,通过提取明文图像信息来控制四个超混沌系统的迭代,得到与明文相关的随机序列,对置乱矩阵完成列、行扩散。仿真结果表明,与其他彩图加密机制相比,加密系统的安全性更高,且密钥空间更大,密钥敏感性强。     

复合级联混沌的彩色图像加密算法

分析了目前基于混沌系统的彩色图像加密算法,其中发现在混沌彩色图像加密过程中安全性方面的不完善,并在此基础上提出了一种新型的基于级联混沌的多重像素置乱彩色图像加密算法。该算法采用了Kent-Logistic的级联混沌与Henon离散混沌的复合系统,同时结合Arnold映射和像素排列切割的多重像素置乱方法,使得图像像素值和像素位置全盘置乱扩散,从而达到明文图像信息完全隐藏的密文效果。仿真实验表明,该算法不仅能有效抵抗选择明文（密文）攻击、统计特性分析、差分攻击,而且还具有加密效果好、密钥空间大等优点。     

二值图像混沌加密算法研究

针对传统混沌加密算法存在的混沌周期性以及仅可应用于方形密文的局限性,研究二值图像混沌加密算法。采用基于循环位移的图像置乱算法,利用基于像素扩散机制的图像加密算法,通过Logistic映射的迭代输出密钥模型以及Tent映射,设计非周期性的像素扩散函数改变置乱图像像素灰度值,实现置乱后的二值图像加密,并利用单调抑制模型增强二值图像映射输出序列随机性,提高二值图像加密效果。实验结果表明:本文算法在二值图像加密中的应用具有显著优势。     

基于二维CA和混沌系统的图像加密新算法

基于二维元胞自动机和Logistic混沌映射,提出了一种新的图像加密算法.该算法主要思想是采用Logistic映射设计一种非线性耦合结构来对明文像素矩阵进行置乱,然后在分析元胞自动机的混沌和密码学性质的基础上构造一个二维伪随机数矩阵来进行图像加密.仿真实验结果表明,该算法具有较大的密钥空间,对密钥具有极高的敏感性,密文具有良好的扩散和统计特性,可以有效地抵御穷举攻击、敏感性攻击以及统计攻击等.     

混沌映射与比特重组的图像加密

目的 当前很多图像加密都采用基于比特的加密算法。针对这种比较流行的加密算法所存在的安全缺陷问题,提出一种能够解决比特面0比特和1比特置乱时的位置限制的图像加密算法,实现比特的全局重组。方法 首先利用Tent混沌映射生成一个伪随机序列,然后利用生成的伪随机序列对比特明文图像进行整行以及整列的置乱,将置乱后的比特像素矩阵分块分别进行Henon映射的置乱,最后经过扩散操作得到最后的密文图像。结果 加密后明文图像的像素值的分布由不均匀变成了均匀分布,明文图像的各像素间的相关性被打破,使得原图没有了统计特性,像素变化率（NPCR）以及归一化平均变化强度（UACI）皆接近理想值,算法能够抵抗穷举攻击和差分攻击,并且在能保证加密安全的同时能有较低计算复杂度。结论 本文所提出的图像加密算法具有加密后像素相关性低、密钥空间大,以及对明文图像和密钥高度敏感等特点,本文算法在进行比特级的置乱时,又加入了与明文相关的特性,增强了加密算法的明文敏感性,同时也加强了加密算法的扩散性,可有效地保障密文图像的安全。     

基于交叉分段和并行扩散的混沌图像加密算法

结合Logistic混沌系统,提出一种新的基于交叉分段和并行扩散的混沌图像加密算法（Cross Subsection and Parallel Diffusion,CSPD）。算法将明文交叉分成两段,降低明文段相邻像素点之间的相关性;每段密文之间形成两轮的并行扩散,提高算法对明文图像和密钥的敏感性;采用动态的密钥流生成规则,使得加密所需的密钥流与明文密切相关。实验结果和安全性分析表明：基于交叉分段和并行扩散的混沌图像加密算法具有密钥空间大,统计特性分布均匀,加密系统敏感性高和算法时间复杂度低等特点。     

A RGB image encryption algorithm based on DNA encoding and chaos map

In this paper, a RGB image encryption algorithm based on DNA encoding combined with chaotic map is proposed aiming at characteristics of RGB image. The algorithm firstly carries out DNA encoding for R, G, B components of RGB image; then realizes the addition of R, G, B by DNA addition and carries out complement operation by using the DNA sequence matrix controlled by Logistic; three gray images are got after decoding; finally gets the encrypted RGB images by reconstructing R, G, B components which use image pixels disturbed by Logistic chaotic sequence. Simulation result shows that the proposed algorithm has a large secret key space and strong secret key sensitivity. Meanwhile, it can resist exhaustive attack, statistical attack, and thus it is suitable for RGB image encryption.     

A novel image encryption algorithm based on chaotic shuffling method

This article proposes a novel image encryption algorithm based on a chaotic shuffling-diffusion method. First, a chaotic sequence which is generated by a first logistic map is used to label the row coordinate of pixels of the scrambled image. Second, a second logistic map is used to label the column coordinate of pixels of the scrambled image. Then, using our proposed new pixel exchange model to change the position of pixels, we can achieve the effect of scrambling the image. Third, a matrix that is the same size as the plain image is generated by a third logistic map in order to enlarge the key space according to MOD operation and XOR operation by itself. Furthermore, the key sum is related to the plaintext, which makes the encryption system extremely sensitive to resist a chosen-plaintext attack. The simulation results show that this algorithm has properties of big key space, high sensitivity to key, and the ability to resist statistical analysis, differential attacks, plaintext attacks, and chosen-plaintext attacks so that it has higher security and can be suitable for image encryption.     

Symmetric keys image encryption and decryption using 3D chaotic maps with DNA encoding technique

In present digital era, multimedia like images, text, documents and videos plays a vital role, therefore due to increase in usage of digital data; there comes high demand of security. Encryption is a technique used to secure and protect the images from unfair means. In cryptography, chaotic maps play an important role in forming strong and effective encryption algorithm. In this paper 3D chaotic logistic map with DNA encoding is used for confusion and diffusion of image pixels. Additionally, three symmetric keys are used to initialize 3D chaos logistic map, which makes the encryption algorithm strong. The symmetric keys used are 32 bit ASCII key, Chebyshev chaotic key and prime key. The algorithm first applies 3D non-linear logistic chaotic map with three symmetric keys in order to generate initial conditions. These conditions are then used in image row and column permutation to create randomness in pixels. The third chaotic sequence generated by 3D map is used to generate key image. Diffusion of these random pixels are done using DNA encoding; further XOR logical operation is applied between DNA encoded input image and key image. Analysis parameters like NPCR, UACI, entropy, histogram, chi-square test and correlation are calculated for proposed algorithm and also compared with different existing encryption methods.

     

基于改进型Henon映射的快速图像加密算法

为了解决传统Henon映射在密码系统中实现时混沌空间小和安全性低的缺陷,设计了一种改进型Henon映射。通过分岔图、混沌轨道、Lyapunov指数和近似熵分析表明改进型的Henon映射具有更大的混沌空间、更好的遍历性和更高的混沌复杂度,使其更加适用于设计安全的密码系统。基于改进型的Henon映射,提出了一种快速图像加密算法,该算法由多级块置乱和双向块扩散过程构成。在多级块置乱过程,明文图像被分成几个大小不等的图像块,然后对图像块进行置乱操作。在双向块扩散过程,置乱后的图像重新被分成若干个大小相同的图像块,最后对图像块进行块扩散操作得到密文图像。仿真结果和安全性分析表明该算法是安全高效的。     

一种新的基于混沌映射的分组密码算法研究

通过引入二进制分数及其相关运算,提出一种新的基于混沌映射的分组密码算法.该密码算法主要由三个部分组成,即基于Tent混沌映射的扩散过程和混淆过程以及基于分段线性混沌映射的密钥生成过程.分析表明,该算法具有较大的密钥空间,并在密文随机性测试、明文与密文的相关性测试、明文敏感性测试和密文敏感性测试中具有良好的表现,同时,由于将浮点运算转换成整数运算,其效率将高于其他基于混沌系统的密码算法.     

A new color image encryption scheme based on DNA sequences and multiple improved 1D chaotic maps

This paper proposes a new encryption scheme for color images based on Deoxyribonucleic acid (DNA) sequence operations and multiple improved one-dimensional (1D) chaotic systems with excellent performance. Firstly, the key streams are generated from three improved 1D chaotic systems by using the secret keys and the plain-image. Transform randomly the key streams and the plain-image into the DNA matrices by the DNA encoding rules, respectively. Secondly, perform the DNA complementary and XOR operations on the DNA matrices to get the scrambled DNA matrices. Thirdly, decompose equally the scrambled DNA matrices into blocks and shuffle these blocks randomly. Finally, implement the DNA XOR and addition operations on the DNA matrices obtained from the previous step and the key streams, and then convert the encrypted DNA matrices into the cipher-image by the DNA decoding rules. Experimental results and security analysis show that the proposed encryption scheme has a good encryption effect and high security. Moreover, it has a strong robustness for the common image processing operations and geometric attack.     

位级同步置乱扩散和像素级环形扩散图像加密算法

目的 针对基于位平面信息量分布的选择性加密算法安全性不高、像素置换加密算法不能很好抵抗统计攻击问题,提出一种基于位级同步置乱扩散和像素级环形扩散的图像加密算法（BSPDPAD算法）,提高图像加密效率和安全性。方法 BSPDPAD算法首先通过分段线性混沌映射产生两组混沌序列,其中一组混沌序列对图像进行随机分块,另一组混沌序列分解到位平面构成位级密钥流;然后,将各像素块分解到位平面,利用位级密钥流同步置乱扩散高位平面、置乱低位平面,实现位平面上块内置乱扩散及块间扩散;最后,再次迭代分段线性混沌映射产生新的密钥流,利用该密钥流对经过位级加密的中间密文图像进行横向顺序扩散和纵向逆序扩散,完成图像加密。结果 灰度图像及彩色图像上的计算机仿真实验与性能分析表明：BSPDPAD算法密钥空间大于2¹⁰⁰,信息熵接近于8,密文图像直方图趋近于均匀分布;与其他加密算法相比,BSPDPAD算法密文图像相邻像素相关性系数绝对值减小约12数量级,像素变化率和归一化平均强度明显提高,说明BSPDPAD算法在密钥、明文敏感性、抵抗多种攻击能力等性能上优于其他加密算法,且算法扩散效果好,仅一轮加密就能获得较理想的加密效果。结论 将位级选择性加密与像素级环形扩散相结合的BSPDPAD算法可有效抵抗各种攻击,安全性高,适合各种类型的灰度及彩色图像加密,潜在应用价值大。