混沌密钥调制DFRFT旋转因子的视频加密研究

现有FRFT由于旋转因子的单一性很少应用于视频实时加密,而当前单纯混沌加密算法的安全性又存在着诸多缺陷。为此,提出一种新的视频实时加密算法——混沌密钥调制DFRFT旋转因子。该算法将混沌加密与分数阶傅里叶变换进行了有机结合。首先将DFRFT的旋转因子用混沌密钥进行调制,然后用调制后的旋转因子对视频数据进行分数阶傅里叶变换,最终完成了对视频数据的加密系统。本加密系统在技术上实现了视频数据在客户端的实时采集、实时加密;密文在网络上的实时传输、密文在接收端的接收、实时解密和播放。实验结果表明,加、解效果很好,满足了实时性与安全性的要求。对实验结果的理论、安全性分析表明,该算法简单易行、安全性高。该算法的安全性优于单纯的混沌加密算法或单纯傅里叶视频加密算法,且满足了实时性要求。为解决实时性与安全性冲突问题提供了一条新的途径。     

混沌密钥调制DFRFT旋转因子的视频加密

现有分数阶傅里叶变换（FRFT）由于旋转因子的单一性很少应用于视频实时加密,而当前单纯混沌加密算法的安全性又存在着诸多缺陷。为此,提出一种新的视频实时加密算法——混沌密钥调制DFRFT旋转因子。该算法将混沌加密与分数阶傅里叶变换进行了有机结合。首先将离散分数阶傅里叶变换（DFRFT）的旋转因子用混沌密钥进行调制,然后用调制后的旋转因子对视频数据进行分数阶傅里叶变换,最终完成了对视频数据的加密系统。该加密系统在技术上实现了视频数据在客户端的实时采集、实时加密;密文在网络上的实时传输、密文在接收端的接收、实时解密和播放。实验结果表明,加、解密效果很好,满足了实时性与安全性的要求。对实验结果的理论、安全性分析表明,该算法简单易行、安全性高。该算法的安全性优于单纯的混沌加密算法或单纯傅里叶视频加密算法,且满足了实时性要求。为解决实时性与安全性冲突问题提供了一条新的途径。     

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。     

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。     

基于超混沌序列的图像加密方案

为了提高保密图像传输安全性, 基于超混沌序列提出一种图像置乱与置换加密方案。根据明文像素信息对超混沌序列进行改造处理, 使得密钥序列对明文图像敏感, 再根据分离置乱密钥序列与灰度值置换密钥序列分别对图像像素执行置乱与置换操作。仿真结果表明, 加密图像灰度分布均衡, 密文对明文与密钥高度敏感, 可有效抵御统计、穷举、差分等多种攻击, 验证了方案的可行性。     

基于混沌调制DFRFT旋转因子的语音加密

将分数阶傅里叶变换(FRFT)和混沌密码学相结合,提出一种新的变换域加密算法——混沌密钥调制FRFT旋转因子,用于实现语音信号的实时加解密。采用特征分解型离散FRFT算法,使语音实时加密系统在语音信号解密过程中具备良好的还原特性。理论分析和测试结果表明,该算法安全性较高,优于单纯混沌加密或单纯分数阶傅里叶变换的加密方法。     

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。     

基于快速响应码约束的光学图像加密算法

为提高光学图像加密算法的安全性与解密质量,方便密钥的存储、管理与传输,提出一种基于快速响应(QR)码约束与混沌Gyrator变换的图像加密算法。引入二维耦合混沌系统,利用明文像素对其进行迭代后输出2个随机相位掩码。通过2个混沌序列来计算2个Gyrator变换的旋转角度,然后利用明文生成相应的QR码,并将其置于2个随机相位掩码结构的输入平面,通过两级Gyrator变换输出一个实值密文。同时,借助QR码的支撑约束条件对传统的相位检索技术进行改进,最终从密文中检索到初始的QR码后解密图像。实验结果表明,与借助圆谐分量展开与Gyrator变换实现光学图像加密的算法相比,该算法具有较高的安全性与解密质量,在噪声攻击下,其复原图像的失真度较低。     

基于分段非线性混沌映射的流密码加密方案

基于分段非线性混沌映射设计了一种流密码加密方案。用Logistic映射的输出作为分段非线性映射的分段参数,以Henon映射输出的混沌序列经运算后得到迭代次数,分段非线性混沌映射的输出与明文相加取模后生成密文。仿真实验和安全性分析表明,该方案的密钥空间大,对明文和密钥敏感,能有效抵抗穷举攻击、差分攻击和统计攻击,且实时性较好。     

基于相位恢复和混沌图的多图像并行加密算法

基于相位恢复算法提出了分数傅里叶变换域的多图像加密算法。一组图像作为复值图像的振幅部分分别采用不同分数阶傅里叶变换加密到一个混沌图上;通过非线性加密过程产生的相位密钥与明文相关,所提的加密算法可以抵抗已知明文攻击,选择明文攻击和选择密文攻击。通过混沌系统还原的混沌图可以独立解密所有图像,加密容量较大。仿真结果验证了该方法的可行性、有效性和安全性。     

基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法

针对当前混沌图像加密算法存在的安全缺陷问题,提出了一种基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法。在像素位置置乱过程中根据明文图像自身特点,产生与明文图像紧密相关的混沌系统控制参数;旋转图像子矩阵块来打乱整个图像,使所有像素点均匀分布。最后,在像素值替代过程中,利用滑块加密方法,使每一个像素点的加密结果都会影响滑块内的其他若干像素点,从而使加密图像所有像素点的加密结果相互关联,提高了加密图像的安全性。实验仿真结果表明,该加密算法能够有效的抵抗统计特征攻击、差分攻击,具有较高的安全性和良好的加密效果。     

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。     

二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法

针对现今分数阶Fourier变换和传统混沌加密的不足,提出了一种基于二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法。该算法首先借助明文图像信息生成辅助密钥矩阵与输入密钥相结合得到混沌序列,再将生成的中间密文作为二维离散分数阶Fourier变换输入,最后进行置乱操作,使得明文信息得到很好的隐藏。通过实验仿真表明,该算法不仅能有效抵抗统计特征攻击、差分攻击,而且大大改善经传统分数阶Fourier变换后直方图像不平滑的缺点,达到很好的加密效果。     

An efficient chaos based image encryption algorithm using enhanced thorp shuffle and chaotic convolution function

A Unique chaotic image encryption on the basis of Enhanced Thorp shuffle and Zig-zag Scan based Convolution (ETS-ZSC) is proposed in this paper. A one-dimensional chaotic map is utilized for both shuffling the plain image and producing the critical grid for the convolution activity. The substitution operation is performed in two ways: forward substitution and reverse substitution with zigzag scan. The original seed of the logistic map is created from the hyper chaotic system by matching with the plain image to overcome the differential attacks. The security analyzes are held for the proposed method to prove safe against the chosen plain text/known plain text attack. From the simulations results, it is observed that the proposed methodology is having enough high key sensitivity, key space, good randomness, and equal sharing of pixels in cipher image.

     

混沌映射和流密码结合的图像加密算法仿真

为了有效改进彩色图像加密的效果和安全性,在对采用混沌映射的图像加密算法研究的基础上,提出一种结合混沌映射和流密码的彩色图像加密算法。加密过程采用置乱-扩散结构:在置乱阶段首先根据输入图像初始化Kent混沌系统,再利用Kent混沌系统生成ZUC-256流密码算法的初始密钥和初始向量,ZUC-256算法随后生成随机序列对彩色图像进行R、G、B三轮像素值置乱。在扩散阶段同时使用Kent混沌系统和ZUC-256流密码算法生成的随机序列对输入图像的像素值进行扩散。仿真结果显示,提出的算法具有加密算法简单、密钥空间大等特点,能较好地抵抗差分分析攻击、统计特性攻击。     

一种基于混合反馈的混沌图像加密算法

针对现有基于混沌分组密码的图像加密算法中,扩散函数扩散速度慢、需要多轮迭代才能抵抗差分攻击的缺点,提出了一种新的基于密文和输出混合反馈的混沌图像加密算法。该算法利用密文扰动混沌系统的初始值,既改善了数字混沌的退化,又能使扩散函数具有非常快的扩散速度。经过实验验证,该算法只需正反两轮迭代,就能达到较高的安全性和较快的加解密速度。     

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。