基于MapReduce的并行混合混沌加密方案

为了解决云环境中大数据量加密速度慢的问题,针对云计算环境中多节点的特点,结合混沌加密和MapReduce并行框架,提出一种并行混合混沌加密方案.通过对明文数据进行分组,在分组加密初始化时,混合三维Lorenz混沌系统和Chen混沌系统产生用于加密混沌系统的初值和干扰值,在加密过程中再次混合Henon映射和2D Logistic混沌映射,通过产生的混沌序列和干扰值对明文进行加密.实验结果表明,基于MapReduce的并行混合混沌加密技术能够在96个核的集群中提升360％的加密速度,减少81.2％的加密时间.     

基于云计算模型的分数阶超混沌加密算法

针对大数据安全以及混沌加密安全性等问题,提出了一种基于云计算模型的分数阶超混沌系统的加密算法。首先选取了两个分数阶超混沌系统的初始值作为密钥参数,基于分数阶混沌生成用于加密的伪随机序列,进而提出了一个结合云计算MapReduce并行数据处理模型的加密算法。在MapReduce并行加密方面,依次进行分块、Map并行加密和Reduce数据归并等操作。为了抵御明文类的密码攻击,算法中采用与明文特征关联的混沌序列生成方法。最后,在云计算实验环境中的实验结果表明,该算法的密钥空间达到372 bit,能够有效抵御明文类的密码攻击,具有密钥高度敏感的特性。同时,实验结果验证了云计算MapReduce并行加密的有效性。     

基于混沌系统和人工神经网络的图像加密算法

针对一些基于混沌的图像加密算法中存在密钥与明文不相关, 混沌序列存在周期性等问题, 提出新的加密方案. 首先基于明文图像和哈希函数SHA-384产生Lorenz混沌系统的初值, 控制混沌系统产生混沌序列, 然后引入人工神经网络对混沌序列进行训练以消除其混沌周期性, 输出新的序列. 使用新的序列对明文图像进行置乱和扩散操作, 完成加密. 实验结果表明, 该算法提高了密文的安全性, 增大了密钥空间, 同时能抵抗各种攻击方式.     

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。     

基于改进Logistic映射的混沌图像加密算法

经典Logistic映射存在系统参数范围受限、混沌序列分布不均等问题。对Logistic映射进行改进并将其应用于图像加密中,设计一种置乱与扩散同时操作的图像加密算法。对经典Logistic映射增加模运算并对其所生成序列进行二进制比特重排,利用改进Logistic映射生成具有更好混沌特性的伪随机序列并用于加密系统的置乱和扩散阶段。将所生成的伪随机矩阵与明文图像矩阵进行异或操作以实现明文图像预加密。在此基础上,采取置乱与扩散同时操作的策略以置乱和扩散预加密后的图像从而得到密文图像。安全性分析及实验结果表明,该算法具有良好的加密性能和安全性,可以抵抗暴力攻击、差分攻击等常见攻击。     

基于三维猫映射的图像加密算法

混沌序列具有易于生成、对初值敏感和类白噪声的性质,因而适合应用于密码系统设计。文章将二维猫映射推广到三维,并综合运用一维无限折叠、Chebyshev、Lorenz等三种较复杂的混沌映射,共同产生密钥,对图像进行加密。加密算法包括替代、置换、扩散三个过程;能够有效地抗明文、选择性明文和唯密文攻击;密钥长度长、空间大,保密效果好。此外,由于该加、解密算法都是在DCT域中进行的,因此,可以实现图像的压缩传输,提高传输速率。     

基于超混沌与分块操作的快速图像加密算法

为满足加密安全和实时通信的需求,提出一种基于超混沌和分块操作的快速图像加密算法。构建与明文相关的动态原始序列;进行置乱和扩散操作,在置乱过程中引入分块操作,提高加密速度,在扩散过程中引入动态密钥,提高安全性。对图像灰度分布、相邻像素相关性、密钥空间、密钥敏感性、加密速度、抗差分攻击能力及抗噪声和裁剪的鲁棒性进行深入分析和仿真,其结果表明,该算法具有较高的安全性及较快的运行速率。     

结合时空混沌映射的虚拟光学加密系统

目前虚拟光学加密中的随机模板密钥是二维矩阵,占据的内存大。根据时空混沌系统对混沌驱动初值及控制参数高度敏感,并能产生大量非相关的伪随机序列的特性,将该系统与虚拟光学加密系统相结合,利用混沌系统产生拟平均分布的时空混沌序列,以干扰待加密信息,实现安全加密。随机模板密钥由时空混沌的三个参数代替,减少了内存占用。经Matlab仿真实验证明,该方案密钥灵敏度高,在一定的密钥长度下可以抵抗暴力破解。     

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。     

一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法

为了改进彩色图像加密算法的安全性等性能,设计了一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法。首先通过一维鲁棒混沌映射对彩色图像的三个基色矩阵基于比特运算完成预处理的置乱操作并分块,对子矩阵进行轮加密,通过耦合映像格子生成S盒,每一轮加密过程先根据辅助密钥选择S盒进行非线性替换,替换后矩阵再两两组合进行双向加密,实现在分量内扩散加密的同时降低相同像素对应三基色分量的相关性。算法将Logistic映射结合明文信息得到混沌系统的初值,有效提高了加密算法对系统初值和明文的敏感性,理论分析及实验表明该算法具有更好的安全性和加密效果。     

基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密算法

为了有效改善传输速率并降低带宽负担, 提出一种基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密方案. 首先将多幅原始图像拼接成新的明文图像, 并将部分明文信息与随机正整数结合产生混沌系统初始值, 利用超混沌系统产生的伪随机序列生成加密过程所需的测量矩阵、置乱序列及扩散序列. 其次通过离散小波变换、阈值处理以及并行测量对明文图像进行压缩处理, 有效减少运算数据量, 大大加快运行速率. 最后通过无重复置乱操作和双向加模扩散得到最终的密文图像. 经多个层面的仿真模拟实验, 验证了所提算法能有效抵御剪切攻击, 且具有比较高的安全性.     

结合多混沌映射与DNA的彩色图像加密算法

针对低维混沌系统和单一的DNA加密方案的空间小、复杂度低等问题,提出一种基于多混沌映射与DNA的彩色图像加密算法.先利用Arnold变换对图像每分量进行图像位置置乱,利用Logistic混沌映射产生与明文图像大小相同的随机矩阵并进行分块操作,再进行DNA规则运算,其运算方式由Chen超混沌系统产生的混沌序列动态决定.仿真实验结果表明,算法加密与恢复效果良好,能有效地抵御各种统计攻击与差分攻击,具有良好的安全性、抗噪声性好、复杂高等加密性能.     

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。     

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.     

基于快速混沌置乱的鲁棒型医学图像加密算法

针对现有基于混沌的医学图像加密算法的鲁棒性和效率不足,提出了一种基于快速混沌置乱的鲁棒型医学图像加密算法RMIEF-CS。算法利用两个低维的混沌系统交替迭代产生混沌序列,较好地解决了由于计算机精度有限而带来的混沌收敛问题;然后利用生成的混沌序列对图像明文数据流进行第一次置乱加密,对得到的密文采用新的混沌序列进行再次置乱得到最终密文。置乱过程中引入双向密文反馈机制增加算法的安全性和鲁棒性;算法利用低维的混沌系统生成密钥,在置乱过程中无需耗时的排序操作,并适合于任何形状的图像,具有较好的时间效率和通用性。通过仿真实验验证了RMIEF-CS具有较好的加密性能,并能在密文受损情况下解密出原始医学图像的近似版本。另外,RMIEF-CS比基于均匀置乱和混沌映射的加密方法在时间效率上提高6倍左右,因而能适用于大数据量的医学图像实时保密传输。     

基于分数阶Rossler混沌序列的图像加密

图像加密在当前信息安全堪忧的背景下显得尤为重要。传统加密方法是利用整数阶混沌序列或者其它低维离散序列的一个或者多个系数作为密钥对图像信息进行加密,由于加密序列相对简单且密钥空间较小,导致安全性不佳。本文提出基于分数阶Rossler混沌序列的图像加密算法,该算法以分数阶Rossler混沌系统的阶次和系统参数作为密钥,增大了密钥空间,而分数阶混沌系统特有的记忆特性,有效地增加了混沌序列的复杂性,使其在图像加密上更具安全性。     

A 2D logistic map and Lorenz-Rossler chaotic system based RGB image encryption approach

This paper presents a novel color image encryption approach. The proposed approach utilizes the basic concepts of DNA cryptography along with Lorenz and Rossler chaotic system and 2D logistic map. The proposed approach encrypts RGB images using DNA cryptography techniques. In diffusion phase, at pixel level Lorenz and Rossler chaotic system is used to encrypt the three channels of test images. Afterwards, at bit level 2D logistic map is used for performing bitwise chaotic ponytail process on these diffused Red, Green, and Blue channels in confusion phase. Simulation of the proposed approach on test images reveals that the color images have been encrypted very efficiently.

     

基于矩阵四向扩散的超混沌图像加密算法

目前高强度的超混沌图像加密方法普遍在一维序列上实现扩散过程,但较慢的加密速度导致其实用价值不高。基于此,本文提出一种基于矩阵四向扩散的超混沌图像加密算法。首先,量化重构超混沌系统迭代产生的原始序列,生成与明文图像尺寸相同的密钥矩阵;然后,由低维混沌系统生成扩散过程所需的初始向量;最后,在图像矩阵上以行向量、列向量为计算单元,依次从上下左右4个方向完成像素信息的全局扩散。仿真实验结果表明,本文算法能够抵御选择明文、差分分析等攻击手段,同时算法时间复杂度仅为线性阶,兼具安全性能和运行效率,在图像实时保密通信领域具有较好的效果。