四维混沌系统及其在图像加密中的应用

传统基于低维混沌系统的图像加密算法往往具有密钥空间较小、安全性较差的问题。针对这些问题,首先提出了一类新的平衡点不稳定的四维离散混沌系统,通过数值仿真对该类系统进行了动力学行为分析,正的Lyapunov指数的个数可以达到三个。同时并基于该类混沌系统设计了一个新的图像加密方案,并进一步对明密文的分布直方图、相关系数、信息熵以及加密方案对参数的敏感性进行了分析。分析结果表明,该加密方案抵抗外来攻击的能力强,密钥空间可达2996△,具有较高的安全性。     

基于忆容器混沌电路设计及图像加密算法

研究设计了一类基于忆容器的混沌电路,功率谱、Lyapunov指数的计算结果和系统运动轨迹的仿真结果验证了该系统的混沌性。鉴于传统图像加密技术和低维混沌加密技术存在安全性不高、密钥空间相对较小的局限性,本文提出一种基于该混沌系统的图像加密方法,并对其进行了数值仿真与性能分析。安全性分析和测试结果表明,该算法对密钥非常敏感,相邻像素满足零相关性,具有较强的安全性和良好的加密效果。     

基于多混沌的彩色图像加密算法研究

针对混沌系统产生的混沌序列具有遍历性、伪随机性、对初始条件（值）和系统参数敏感以及具有类似白噪声等特点,提出了一种利用多个混沌系统结合的方法对彩色图像进行加密的算法。首先利用Arnold变换对图像进行像素置换,然后利用统一混沌系统对图像像素加密处理,在加密的过程中利用Logistic混沌系统对统一混沌系统序列进行乱序处理。仿真结果证明,该图像加密算法具有密钥空间大,保密性好,加密速度快和加密强度高等优点。     

一种基于广义混沌同步系统的图像加密方案

传统图像加密技术和低维混沌加密技术都有各自的局限性,而高维混沌映射比低维映射具有更复杂的动力学行为以及更好的随机性。在离散混沌广义同步定理的基础上构造了一种四维离散广义混沌同步系统,并设计了一种图像加密方案。 对加密图像进行了安全性测试,如分布直方图、相邻像素相关系数、密文信息熵、密钥敏感性、密钥空间和雪崩效应等。理论分析和数值实验表明,该加密方案的密钥空间达到10²⁸⁸,具有较强的抗攻击性能;对混沌系统参数及初始条件极其敏感,符合保密通信的要求。     

基于CNN和CML的时空混沌序列图像加密算法*

基于细胞神经网络(CNN)和耦合映像格子模型(CML),提出了一种密钥长度为128 bit的对称图像加密算法.该算法用具有复杂动力学行为的CNN网络和分段线性混沌映射去驱动CML模型,以快速产生时空混沌序列,并与原始图像异或完成加密过程.算法分析表明具有密钥空间大、对密钥敏感、容易快速实现等特点,并能抵抗穷举攻击、已知明文攻击和唯密文攻击等.数值仿真结果验证了该算法的正确性和有效性.     

一种基于混合混沌动力系统的图像加密算法

讨论了一种基于Lorenz系统、Chen s系统以及Lü系统的混合混沌动力系统的图像加密算法。该算法通过密钥映射产生混合混沌动力系统的初始条件,利用混合混沌动力系统产生的混沌信号对图像信号进行掩盖加密。仿真与讨论结果表明,该算法密钥空间大,混沌信号的产生极其敏感地依赖于密钥,具有较好的加密效果和加密效率,并对统计分析具有较好的安全性。     

各种混沌系统性能比较研究

混沌系统在图像和视频加密方面的应用研究日益增多。为了筛选出更适合应用于信息加密的混沌系统,对一维Logistic系统、四维广义Henon系统、三维Lorenz系统、三维Rossler系统、四维Chen系统和四维CNN系统的混沌动力学行为特性进行比较,并提出密钥变化率的计算方法,以此为指标来衡量各混沌系统的密钥敏感性。仿真实验结果表明,CNN系统表现出更为优越的混沌动力学行为特性,更适合应用于信息加密系统中。     

采用交叉耦合混沌系统的加密数字图像

提出了一种基于交叉耦合的“新虫口模型”的图像加密算法。利用这种交叉耦合混沌系统同时生成两组混沌序列,并用其中一组来置乱图像,另外一组改变像素灰度值进行加密。这种使用单一耦合混沌系统同时置乱和加密的算法,有别于目前用一个混沌系统置乱、用另一个混沌系统加密图像的主流算法,提出了一种改进的混沌加密图像思路。仿真结果和安全分析表明该算法扩大了密钥空间,具有较高的安全性能和较低的时间复杂度。     

基于复合混沌的自适应图像加密算法

复合混沌迭代系统保持了所有迭代子系统的混沌特性，比单个子系统的动力学行为复杂得多，其生成的密钥串按二进制位独立同分布。为了更好地进行图像加密，提出了一种基于复合混沌的自适应图像加密算法。该算法是利用密钥串的值，结合图像像素值确定的置乱顺序对图像进行加密。实验表明，用该算法可以达到很好的自适应加密效果。当总密钥长度大于128bits时，该系统是很难破解的。     

基于混沌系统的独立密钥DES数字图像加密算法*

将图像数据矩阵视为普通数据流,利用混沌动力学的特性生成定长的混沌二值序列作为密钥对该数据流进行加密,提出了基于混沌系统的独立密钥DES数字图像加密算法。该算法安全性高,实验结果令人满意。     

二维反三角超混沌系统及其在图像加密上的应用

为了进一步提高混沌系统的混沌特性，为图像加密算法提供更可靠的混沌系统，增强图像加密算法的安全性，提出了一种基于二维反三角超混沌系统的新型图像加密算法。首先，在一维三角混沌函数的基础上构建了一个二维反三角超混沌系统，通过分岔图和Lyapunov指数等仿真实验，验证了该系统具有更广的混沌区间和更强随机性的迭代序列，遍历性更加优秀；然后，基于此混沌系统，采用"置乱-扩散"策略，根据不同密钥生成的不同超混沌序列，对图像矩阵进行无重复置乱和循环移位扩散，循环三次得到密文，完成加密过程；最后，对图像加密方案进行了直方图分析、密钥空间分析、相邻像素相关性分析、明文敏感性分析和信息熵分析等性能测试。其中密文图像的相关指标参数像素变化率（NPCR）和统一平均变化强度（UACI）的测试值非常接近于它们的理想期望值，信息熵的测试结果约为7.997，也非常接近于理想期望值8。实验结果表明，此图像加密系统具有更可靠的安全性，抵抗攻击能力强，在图像安全领域具有较好的应用前景。     

基于WT算法联合混沌理论的图像加密研究

图像加密作为信息加密领域的重要一支,其对于信息安全的重要性显得愈发重要,能够有效地对目标图像信息进行加解密逐步成为了人们的研究热点。为了提高图像加密的安全性,以混沌系统所具有的初值敏感性以及类似随机为基础,提出了采用“混沌变换”方法对图像进行置乱操作的算法,随后以此为基础结合小波理论设计一种图像加密算法。在图像的预处理阶段首先对图像采用小波变换得到四幅小波子图;随后基于混沌置换将四幅子图置乱处理;最后通过小波逆变换恢复出目标加密图像。通过数值仿真实验表明通过该方法解密获得的图像具有与原图像非常高的一致性,并且获得了较高的安全性。     

参数扰动下的混沌的图像加密方案

针对计算机有限数字精度的限制导致混沌序列将退化为周期序列的缺陷,提出一种参数扰动下混沌的图像加密方案。首先,对已有的一个离散混沌系统进行了改进,得到了一个新的混沌系统。其次,将已有混沌系统的状态变量作为参数扰动,来扰动新构造的混沌系统以生成参数扰动下的混沌系统。在加密方案中,利用密文反馈的方式来控制迭代次数,动态产生密钥流。实验结果和安全性分析表明,该算法具有对密钥敏感、密钥空间大、密文图像统计特性良好、密文对明文敏感、能抵抗选择明(密)文的攻击等优点。     

密钥动态选择机制的图像加密算法

构造了一个六维离散混沌系统，并在此混沌系统的基础上设计了一个伪随机数生成器。基于该伪随机数生成器提出了一种密钥动态选择机制的图像加密方案。该加密方案采用了经典的置乱-扩散加密结构。在该加密方案中，置乱序列与明文图像的像素总和相关，而在扩散阶段的扩散密钥流是根据每个像素值动态变化的，因此算法能抵抗选择明文（密文）的攻击。解密时的密钥只是混沌系统的初始值，明文图像的像素的总和是不需要的，因此克服了“一次一密”加密方案（加密不同明文所用密钥不同）中密钥管理的难度。实验结果和安全性分析表明：该算法具有密钥空间大、密文没有明显的统计特性、密文对明文和密钥非常敏感、能够抵抗差分攻击和选择明（密）文的攻击等优点，具有良好应用前景。     

一个新四翼超混沌系统及其在图像加密中应用

提出了一个新的四翼超混沌系统,并将该系统应用于图像加密中。分析新系统的相图、平衡点、Lyapunov指数谱及分岔图等基本动力学特性,着重对系统参数变化引起的Lyapunov指数谱及分岔图详细分析,并设计该系统的模拟电路,电路实验结果与理论分析结果一致,验证了系统的超混沌行为。最后将此四翼超混沌系统应用于图像加密中,分析加密前后图像的直方图和相邻像素间相关性等,验证该系统应用于图像加密的效果良好。     

超混沌系统和AES结合的图像加密算法

针对传统AES（高级加密标准）加密算法存在密钥空间小、固定不变等缺点,提出了一个新的超混沌系统和AES结合的图像加密算法。该算法首先利用超混沌Qi系统产生超混沌序列,截取混沌序列作为AES加密算法的目标密钥,且截取过程中引入了明文图像像素的平均值作为参数,以适应明文图像的变化。然后,将目标密钥代入AES加密算法进行两轮循环加密,且每轮加密过程中的S盒和轮密钥由混沌序列产生,增强了密钥的随机性。仿真实验结果表明,该算法能够很好地结合两者的优点,达到很好的加密效果。     

A secure image encryption based on spatial surface chaotic system and AES algorithm

We propose a secure image encryption method using the combination of spatial surface chaotic system(SSCS) and the improved AES algorithm structure. In this scheme, the key of cryptosystem is obtained from the SSCS, this system has better encryption characteristics and its model structure fits the image exactly, and it is designed for image cryptosystems contrasted with the existing a lot of low-dimensional chaotic maps and couple map lattices. The plain image is encrypted with the improved AES algorithm and by performing each round encryption, the key is generated by SSCS in each round, an improved permutation algorithm(IPA) and a reverse diffusion have been presented. The proposed scheme not only improves the efficiency because of the same key stream is shared, but also increases the diffusion effect which can resist differential attack. The presented scheme provides huge key space to deal with the brute-force attacks using the round keys obtained by SSCS, and also very sensitive to initial values of SSCS and plain image. The results of simulation analysis and performance evaluation show that the presented cryptosystem provides strong security performance and may be used as a candidate for real-time implementations.

     

改进Henon超混沌系统与AES结合的图像加密算法

针对近年来AES（Advanced Encryption Standard）加密算法在图像加密领域应用中存在的一些缺点,提出了一种基于改进Henon超混沌系统与AES结合的图像加密算法。该算法首先利用四维Henon超混沌系统产生超混沌序列,通过引入明文图像像素的相关特性作为参数来截取超混沌序列作为BP神经网络的训练样本,训练后得到的非线性混沌序列作为AES加密算法的目标密钥。将目标密钥代入AES加密算法进行两轮循环加密得到密文,且每轮加密过程中都会由混沌序列产生新的S盒和轮密钥,大幅度提高了密钥的随机性。仿真实验结果表明,该算法能够很好结合三者的优点,安全性非常高。     

一种新的基于双混沌系统的图像加密方案

提出了一种新的基于双混沌系统的图像加密方案。把Chen’s系统和Logistic映射结合起来产生随机性更加良好的三维混沌密钥序列,并从密钥序列中通过采样提取出新的用于加密的序列。提出了图像置乱算法和替代加密算法,利用Logistic映射产生的一维混沌序列来实现像素位置的置乱,像素值加密算法采用按分组进行加密和二次加密来对像素值进行加密。通过实验测试表明：算法具有良好的像素值混淆和扩散性能,有较强的抗统计攻击的能力和足够大的密钥空间,加密图像像素值具有类随机均匀分布特性,且相邻像素具有零相关特性。这些结果表明了所提出方案有很高的安全性。     

基于小波变换的抗退化混沌图像加密算法

针对图像加密普遍存在高复杂度和安全性差的问题,结合抗退化混沌系统和小波变换,设计一种图像加密算法。利用Lorenz混沌系统,进行抗退化处理,生成混沌序列;使用小波变换,通过混沌序列对各子带系数进行置乱处理,同时对低频子带系数做扩散处理,小波逆变换后得到初始加密图像;对初始加密图像进行像素值的扩散和像素间耦合加密得到最终加密图像。仿真结果表明,该算法的密钥空间大,密钥敏感性强,可以抵抗各种攻击,具有较高的安全性和实用性。