参数可变的离散混沌加密系统 *

提出一种参数动态可变的离散混沌加密算法 ,该算法使用线性同余随机数发生器产生混沌映射的系统参数和迭代次数对应子密钥使用顺序 ,同时通过输出反馈方式动态改变混沌映射初值、迭代次数以及线性同余随机数发生器参数 ,输出与明文相加取模后生成密文。实验结果和安全性分析表明 ,该算法密钥空间大 ,对明文和密钥敏感 ,能有效抵抗选择明文等穷举攻击和统计分析攻击。     

基于二维广义Logistic映射的图像加密算法

提出一个基于广义Logistic方程构造的二维混沌映射,采用Feigenbaum常数、相图、分岔图分析的方法,研究该混沌映射的非线性动态特性;然后利用该方程生成混沌序列,将混沌序列进行优化改进,生成密钥序列;最后采用输出反馈的加密方式,改变图像的像素值,达到加密的目的。实验仿真表明,该加密算法对密钥非常敏感,有效地提高了抵御选择明文攻击的能力,密文图像信息熵为7.996 94,非常接近理想值8。加密图像像素值具有类随机均匀分布特性,加密图像和明文图像之间的相关性非常接近于0,相邻像素具有零相关特性,而且密钥空间达到299比特。加密方法大大改变了明文图像的像素值,使得密文能够抵御统计攻击。     

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。     

混沌系统的变参数前后反馈加密算法

将混沌映射应用于信息文档加密中,设计了一种基于Logistic映射简单快速的加密算法。为了提高信息加密的安全性和增大密钥空间,选取两个系统参数和初始迭代次数作为密钥,通过明文和密文共同反馈改变Logistic映射的迭代次数且由迭代值反馈改变系统参数和初值,实现对明文的动态加密。仿真结果表明,该算法能够有效地抵抗混沌系统常见的相图攻击、统计攻击和穷举攻击。     

基于复合混沌系统的图像加密

研究了一个基于复合混沌系统的图像加密系统。在该加密系统中，使用具有复杂动力学特性的三维Chen系统和一维Logistic混沌映射，并以特定方式将两个混沌系统的输出序列复合起来，通过异或操作实现了对图像的快速加密处理。对该系统进行数值实验和安全性分析，结果表明该系统不但拥有大的密钥空间，而且对密钥和明文很敏感，具有优良的扩散性能和扰乱性能，并能抵抗已知明文攻击和选择明文攻击。     

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.     

基于超混沌系统的多权限多图像加密算法

为有效改善多图像加密质量及其对数据传输的安全性,提出一种基于超混沌系统的多权限多图像加密算法.首先,将L幅明文图像分别进行分段线性混沌映射(piece-wise linear chaotic map, PWLCM)的双层交叉耦合操作,并通过异或进行合并得到类噪声图像;接着,采用最低有效位嵌入算法将类噪声图像嵌入到第L+1幅明文图像信息中,得到半加密图像;最后,通过结合一维的cubic映射和一维帐篷映射,产生一个二维cubic-帐篷混沌映射(two-dimensional cubic-tent modular map, 2D-CTMM),利用其对半加密图像扩散后进行双层阶梯置乱,得到密文图像.实验结果表明:所提方法对明文以及密钥十分敏感,密钥空间大,可以有效抵御统计攻击和差分攻击,并且该算法在保证安全性的前提下,实现了用户多权限解密以及用户部分解密工作.     

基于分段线性混沌映射的算术编码与加密

为了提高数据的编解码速率和传输安全,根据迭代斜帐篷映射的反函数可以作为算术编码,提出了基于分段线性混沌映射的算术编码与加密方案。方案将加密嵌入编码过程中,解决了现存方案中编码与加密独立分离的问题,实现了同步编码与加密。结果表明,算法提高了编码效率和密文的不可预测性,并且可以有效抵御选择性明文攻击、短明文攻击和蛮力搜索攻击。     

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。     

基于一个新的四维离散混沌映射的图像加密新算法

基于修正版Marotto定理构造了一个四维离散混沌映射,并利用该四维离散混沌映射序列设计了一种图像加密方案。该方案利用图像的256位哈希值来生成混沌序列的初始值,由此混沌序列产生的密钥与明文相关,进一步增强了加密系统的安全性。理论分析和仿真试验表明:该加密方案至少具有3.4×10¹⁰⁰的密钥空间;加密后图像直方图接近均匀分布;像素的相关性被消除;信息熵接近8bit,没有明显的统计信息。该加密方案对混沌系统的初始条件扰动极为敏感,任何大于10－15的扰动都将使解密失效;加密图像对明文图像极为敏感,能够抵抗差分攻击。     

Cryptanalyzing a novel image cipher based on mixed transformed logistic maps

Recently, a novel image cipher [Multimed Tools Appl (2012) 56:315–330] was proposed based on mixed transformed logistic maps. The cipher includes three parts: initial permutation of all the pixels with six odd keys, nonlinear diffusion using the first chaotic keystream and xoring the second chaotic keystream with the resultant values, and Zig-Zag diffusion with the third chaotic keystream. It was claimed that the nonlinear diffusion using the first chaotic map, xoring with the second chaotic map and the Zig-Zag diffusion with the third chaotic map are done to improve the security against the known/chosen plaintext attack. However, the cipher is insecure against chosen plaintext attack. In this paper, we analyze the security weakness of the cipher. As for different images, three chaotic keys keep unchanged so that three chaotic keystreams are also fixed. Our target is to reveal six odd integer keys and three chaotic keystreams equivalent to three chaotic keys. By applying chosen plaintext attack, we can reveal them through two different methods. Experimental results also verify our assertion.     

基于斜帐篷混沌映射和Arnold变换的图像加密方案

针对单纯使用Arnold变换（猫映射）进行图像加密密钥空间小的问题,基于斜帐篷混沌映射和Arnold变换提出一种新的图像加密算法。算法首先根据明文生成密钥,然后利用斜帐篷混沌映射和Arnold变换对图像进行加密。该算法引入混沌映射大大增加了密钥空间,使密文随机性和抗攻击性更强,确保了加密后的密文更安全。实验表明,该算法可以对图像进行有效加密,可以有效防止针对加密图像的各类攻击。     

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。     

对一维复合混沌图像加密算法的安全分析和改进

最近,Park 等人提出了一种基于一维复合混沌的图像加密算法,该算法的核心思想为：用混沌序列对明文图像进行像素置乱操作;利用混沌序列和密文反馈机制对置乱后的明文序列进行扩散操作;把扩散后的密文序列向左循环移位以得到最终的密文。对该加密算法进行了安全性分析,发现了该算法的两个等效密钥流,从而使得循坏移位操作成为无效操作。通过选择明文攻击依次破解出算法中的两个等效密钥流,恢复出了明文图像。理论分析和实验结果验证了选择明文攻击策略的可行性;此外提出了一种改进算法,克服了原有算法的缺陷。改进后的方案不仅能保持原算法的优点,还能抵抗选择明文的攻击。     

On the security of a chaotic encryption scheme: problems with computerized chaos in finite computing precision

Zhou et al. have proposed a chaotic encryption scheme, which is based on a kind of computerized piecewise linear chaotic map (PWLCM) realized in finite computing precision. In this paper, we point out that Zhou's encryption scheme is not secure enough from strict cryptographic viewpoint. The reason lies in the dynamical degradation of the computerized piecewise linear chaotic map employed by Zhou et al. The dynamical degradation of the computerized chaos induces many weak keys to cause large information leaking of the plaintext. In addition, we also discuss three simple countermeasures to enhance the security of Zhou's cryptosystem, but none of them can essentially enhance the security.     

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。     

Compressive sensing based image compression-encryption using Novel 1D-Chaotic map

Compressive sensing based encryption achieves simultaneous compression-encryption by utilizing a low complex sampling process, which is computationally secure. In this paper, a new novel 1D–chaotic map is proposed that is used to construct an incoherence rotated chaotic measurement matrix. The chaotic property of the proposed map is experimentally analysed. The linear measurements obtained are confused and diffused using the chaotic sequence generated using the proposed map. The chaos based measurement matrix construction results in reduced data storage and bandwidth requirements. As it needs to store only the parameters required to generate the chaotic sequence. Also, the sensitivity of the chaos to the parameters makes the data transmission secure. The secret key used in the encryption process is dependent on both the input data and the parameter used to generate the chaotic map. Hence the proposed scheme can resist chosen plaintext attack. The key space of the proposed scheme is large enough to thwart statistical attacks. Experimental results and the security analysis verifies the security and effectiveness of the proposed compression-encryption scheme.     

一种基于混沌序列的加密算法设计

加密是保证敏感信息安全的重要手段。该文设计了一种基于混沌序列的加密方法。该方法以非线性动力系统的Logistic映射为模型,采用线性同余法生成序列参与融合扰动,解决混沌有限精度问题。加密算法中,引入明文长度作为控制参数,控制混沌及线性同余的初始循环次数,使密钥流与要加密的明文相关,增加密钥流的复杂性和随机性,抵御混沌重构攻击,进一步增加安全性。实验结果表明,该算法能够得到令人满意的效果。     

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.