一种混沌图像加密算法的选择明文攻击和改进

在已有的四维超混沌系统的基础上构造了一个五维超混沌系统,对一种结合超混沌序列和移位密码的数字图像加密算法进行了分析,通过选择明文攻击的方法,成功破解了该算法中用于像素位置置乱以及像素值扩散和混淆的等效密钥,从而能利用破解的等效密钥解密出目标明文。为此对该算法进行了两个方面的改进。一个改进是加密系统中使用了新构造的五维超混沌系统,使得改进算法的密钥空间更大,进一步提高了安全性。另一个改进是设计混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,达到“一次一密”的效果。密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计分析、信息熵分析、差分攻击分析、抗剪切、抗噪声、抗压缩分析等实验结果表明,改进后的图像加密算法比原加密算法更加安全有效。     

自编码和超混沌映射相结合的图像加密算法

为了提高图像加密结果的安全性,提出一种自编码、混沌和超混沌相结合的图像加密算法.该算法利用主控密钥确定改进的离散Henon映射参数,并经多次迭代产生图像大小的中间密钥矩阵;对其自归回编码和Logistic混沌映射扰动产生随机序列;与二维离散超混沌映射产生的随机序列经改进的三维Lorenz可逆映射相融合形成复合密钥序列;对图像像素采用一种新的二维可逆积运算操作实现正反向扩散加密产生密文图像.实验结果表明,文中算法具有良好的加密性能,能明显地抵抗差分和选择明文等攻击.     

基于DNA编码和超混沌系统的图像加密算法

针对DNA编码规则单一和混沌加密算法对密钥的灵敏度低等问题,提出一种基于DNA编码和超混沌系统的图像加密方案。该算法首先使用SHA-3算法计算明文图像的哈希值,用于超混沌系统的初始值,增加明文敏感性;其次将图像转换为DNA序列,并与所构建的S盒子进行DNA序列运算;最后用超混沌系统产生的序列对图像进行置乱。结果和理论分析表明,该算法不仅提高了密钥敏感性和传输数据的安全性,而且具有较好的抗穷举攻击、统计攻击和差分攻击能力。     

对“改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法”的密码分析

最近提出了一个基于混沌的改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法,该加密算法首先将Logistic混沌映射构造一个遍历矩阵用于在图像空域迭代置换,然后再采用一个新的混沌序列对像素值进行扩散。通过对该加密算法的分析,找出了该算法存在的安全漏洞,从而提出了选择明文/已知明文的攻击方法,通过选择特殊的明文图像及其对应的密文图像,可在未知密钥的条件下对同样大小的密文图像进行破解。仿真实验结果表明这种攻击方法非常有效。     

对多混沌映射图像加密算法的分析与改进

对一种多混沌映射图像加密算法进行分析,分析结果表明,该算法不能抵抗选择明文攻击和差分攻击,为此提出一种改进的自适应多混沌分块图像加密算法。将图像分成上下两块,使加密因子与明、密文相关联;改进加密公式,使密文与明文、密钥的关系复杂化。实验结果表明,改进算法的安全性高,克服了原算法不能抵抗选择明文攻击和差分攻击的缺陷,拥有更好的密文统计特性,且密钥空间巨大、加密速度快。     

基于混合混沌系统的图像加密算法

本文讨论了一种基于chen’s系统和指数映射的图像加密算法。该算法通过设置与明文相关的特定参数对两个混沌系统的输出序列进行变换。通过异或操作交替使用这两个混沌序列,实现了对图像的快速加密。实验结果表明,此算法密钥空间大,对密钥和明文很敏感,置乱效果好,对统计分析具有良好的安全性,并能抵抗已知明文攻击和选择明文攻击。     

基于复合混沌系统的图像加密新算法

提出了一种新的图像加密算法。该算法使用一维Logistic混沌映射与复杂的三维Lorenz混沌系统复合生成混沌序列加密矩阵,根据加密矩阵和图像的自身特征,对每个像素点选择不同的方式进行置乱变换和像素灰度变换。安全性分析表明,该算法加密效果良好,加密效率较高,对密钥及明文均十分敏感,密钥空间较大,且扩散性和扰乱性比较理想,能够抵御已知明文攻击和选择明文攻击。     

基于多碱基组合映射编码和DNA计算的一次一密算法

为增强密码方案安全性,利用多碱基组合映射编码,采用模拟DNA生物操作的方式,提出了一种一次一密加解密方案。方案主要采用分段加密的机制,利用多碱基组合映射编码规则编码明文信息,通过Logistic逻辑映射系统生成随机数构造一次一密密钥本,为每一个明文段选择不同的密钥。加解密算法运用DNA碱基运算规则,并将部分参数和最终密文经过处理后通过安全信道传送给解密方。对图像的仿真和安全性的分析表明,密钥本的制作基于混沌映射和多碱基DNA编码规则两层操作,密钥空间足够大,并且攻击者在密文图像中得不到任何有用的统计数据,另外,随着需要加密的明文数据量增加,攻击者完全破解所需计算的密钥空间量呈指数级增长,增强了算法安全性。     

基于四维混沌猫映射分组密码的设计与分析

基于四维混沌猫映射提出一种新的128 bit混沌分组密码。128 bit数据重新排列成4×4的十进制矩阵,并对其进行8轮运算。在每一轮运算中,随机选取其中某一行和某一列执行四维猫映射变换,再采用子密钥对其变换结果进行加密。对密码算法进行密文随机性测试,明文与密文的相关性测试,明文的敏感性测试和密钥的敏感性测试。安全性分析表明,该分组密码具有抵抗差分攻击和线性攻击的优良性能,并且具有较大的密钥空间。     

对“一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进”的选择明文攻击

针对一种改进的超混沌图像加密算法进行攻击.该算法利用超混沌系统对像素矩阵的初等变换实现像素置乱,并将像素置乱后的矩阵与超混沌系统的不同组合进行异或运算实现图像扩散.由于该算法采用易被攻击的矩阵初等变换和异或运算的加密措施,使其很难抵抗各种攻击.选择三个各具特点的明文矩阵,在未知加密密钥的前提下对该算法进行选择明文攻击.仿真结果表明对该算法实现了选择明文攻击.     

对一类迭代混沌分组密码的分析与改进

用选择明文攻击的方式对一种基于迭代混沌映射的加密算法进行了分析,并提出了相应的改进算法.在改进算法中,子密钥序列以密文反馈和从混沌映射中抽取数据相结合的方式产生,使子密钥序列在保持良好的均匀分布和随机统计特性的同时,还与明文相关,有效地增强了算法的安全性.最后对设计加密算法中应注意的问题进行了分析和总结.     

一种基于超混沌系统的双图关联加密算法

针对现存混沌图像加密算法中存在系统安全性不高、无法抵御明文攻击、加密图像相互独立、效率低等问题,提出了一种基于超混沌系统的双图关联加密算法。首先根据明文图像,由超混沌系统产生与之相关的混沌随机矩阵,对明文图像进行深度扩散;选取其中一幅图像进行明文关联的置乱操作与快速比特扩散生成密文◢c▼1▽;之后对剩余图像进行自适应关联比特操作生成密文c▼2▽,完成双图关联的图像加密。实验结果与仿真分析表明,该算法不仅具有更高的效率与更强的抗明文攻击能力,而且仅由一幅密◣文不能得到与之相应的明文图像,安全性更高,具有良好的应用场景。     

基于双混沌映射的快速图像加密新算法

提出了一种结合Logistic映射和混合光学双稳模型的对混沌图像加密算法。由Logistic映射和混合光学双稳模型产生的混沌序列分别用来产生图像加密密钥,利用反馈技术增强抵抗各种密码攻击的鲁棒性。仿真结果表明,该密码系统的时间开销很小、密钥空间足以抵抗强力攻击、密文对明文或初始密钥的任何微小变化均有强烈敏感性、密文分布均匀、相邻像素满足零相关性。故该密码系统具有高安全性。     

Cryptanalyzing an image encryption scheme using reverse 2-dimensional chaotic map and dependent diffusion

In the recent literature, many research studies have proven that Known and Chosen plaintext attacks are very efficient tools that are widely used to cryptanalyze partially or completely some chaos-based and non-chaos cryptosystems. In this paper, we addressed some weaknesses in the first Zhang et al., cryptosystem “An image encryption scheme using reverse 2-dimensional chaotic map and dependent diffusion”. First, we analyzed the encryption process of Zhang et al., and we found that the non-linear diffusion process can be removed because its argument is present in the ciphered image. Then, based on this observation we derived a partial cryptanalysis equation that removes the effect of the diffusion function and accordingly permits to recover the permuted version of the ciphered image. As a result of the previous operation, the brute-force attack became more suitable. In addition, we mounted a chosen plaintext attack based on a proposed chosen plain image. Consequently, the encryption key space is reduced or recovered for one round, also, the average values of NPCR and UCAI randomness parameters become small compared to the optimal values, and moreover, they are very low for specific pixel position attacks.     

新的基于双混沌系统和压缩感知的图像加密算法

Image encryption technology plays an important role in today’s multimedia applications and Internet information security transmission. However, most image encryption algorithms still have problems, for example, cipher images occupied high bandwidth during transmission, image encryption speed is slow, image encryption algorithms are not associated with plain image, and there is no complete ciphertext feedback mechanism. These prob-lems all affect the security and easy use of image encryption algorithms. In order to solve the above problems, the compressive sensing technology and chaotic system were studied, and a new image encryption algorithm based on double chaotic system and compressive sensing with plaintext association was proposed. The plaintext image association key was used to associate the plain image hash value with the Logistic chaotic system parameters. Discrete wavelet transform, was used to sparse the plain image. Then the random measurement matrix was generated by the Logistic chaos system, and the image was encrypted once by combining the compressive sensing technique and the random measurement matrix to obtain the intermediate image. The intermediate image was hashed again, and the Rucklidge chaos system initial value was associated with the plain image hash value together. The Rucklidge chaotic system and encryption algorithm were used to control the intermediate image for secondary encryption and accord-ingly obtain the cipher image. The encryption algorithm was a new plaintext correlation encryption algorithm, which used the image’s own pixel value to control the scrambling of the intermediate image. It also enhanced the plaintext association and established a ciphertext feedback mechanism. Simulation results and performance analysis show that the algorithm has good encryption performance. The encrypted image can be compressed according to the compres-sion ratio, effectively reducing the size of the cipher image. Moreover, it is resistant to common attacks such as known plaintext attack, selective plaintext attack and differential attack, which is better than other common image encryption algorithms. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

基于耦合映射格子的混沌块密码系统

提出一个基于耦合映射格子的混沌块密码系统,设计一种明文块加密顺序的动态更新规则,每次更新的子区域顺序以及不同子区域明密文之间的复杂反馈关联均使得明密文之间的规律更加隐蔽。采用简单一维混沌映射,仿真实验表明,与类似的混沌加密算法比较,得出的各项统计数据均显示该系统具有较高的安全性及加解密效率。     

针对基于感知器模型的混沌图像加密算法的选择明文攻击

对一种基于感知器模型的混沌图像加密算法进行了安全性分析,发现该算法的本质就是根据等效密钥流来改变明文图像像素值的比特位,从而得到密文图像。而等效密钥流与明文图像和对应的密文图像没有任何关系,因此运用选择明文攻击的方法破解出了算法中的等效密钥流,解密出了目标明文图像;同时指出了原算法存在的另外两个安全缺陷;最后对原算法进行了改进,弥补了其缺陷。理论分析和实验结果均证实了所提出的选择明文攻击策略的可行性以及改进算法的有效性。     

基于多个Logistic映射的分组加密算法

分析了设计加密算法时应该注意的问题，并在此基础上，提出了一种基于多个logistic映射的分组加密算法。该算法中使用了多个混沌映射，有效地扩展了其密钥空间。加密过程中，子密钥序列以密文反馈和从混沌映射中抽取数据相结合的方式产生，这使子密钥序列在保持良好的均匀分布和随机统计特性的同时，还与明文相关，有效地增强了算法的安全性。理论分析和模拟试验表明，该加密算法具有加密速度快，保密性好等优点。     

对一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法的选择明文攻击

最近,一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法被提出,其核心思想为:首先,用混沌序列对明文图像进行像素置乱操作;然后,根据一个随机序列中相邻两个元素的大小关系对像素进行不同的比特位置乱;最后,把经过比特置乱后的序列与另一个混沌序列进行扩散、混淆运算得到最终的密文图像,从而使明文图像达到更好的加密效果。对该加密算法进行了安全性分析,发现该算法的安全性完全依赖于3个混沌序列,通过选择明文攻击依次破解出原算法中的3个混沌随机序列,恢复出了明文图像。理论分析和实验结果验证了所选择明文攻击策略的可行性,同时对该算法进行了改进,在改进算法中混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,因此算法可以抵抗选择明文的攻击。