Composite Chaotic Pseudo-Random Sequence Encryption Algorithm for Compressed Video

Stream cryptosystems, which implement encryption by selecting parts of the block data and header information of the compressed video stream, achieve good real-time encryption with high flexibility. Chaotic random number generator-based approaches, for example, logistics maps, are comparatively promising approachs, but are vulnerable to attacks by nonlinear dynamic forecasting. A composite chaotic cryptography scheme was developed to encrypt the compressed video with the logistics map with a Z(2^31-1) field linear congruential algorithm to strengthen the security of the mono-chaotic cryptography. The scheme maintained real-time performance and flexibility of the chaotic sequence cryptography. The scheme also integrated asymmetrical public-key cryptography and encryption and identity authentification of control parameters at the initialization phase. Encryption is performed in a layered scheme based on the importance of the data in a compressed video stream. The composite chaotic cryptography scheme has the advantage that the value and updating frequency of the control parameters can be changed online to satisfy the network requirements and the processor capability, as well as the security requirements. Cryptanalysis shows that the scheme guarantees robust security, provides good real-time performance, and has flexible implementation. Statistical evaluations and tests verify that the scheme is effective.     

Standard映射及其三维扩展在多媒体加密中的应用

混沌映射因为初值敏感性、参数敏感性、遍历性和类随机性的特点,很适合用于信息加密.离散化后的混沌映射与扩散机构相结合,与传统的密码算法相比,加解密速度更快,能够满足实时性要求.与Baker和Cat映射相比,Standard映射具有更大的密钥空间,更适合于信息加密.因此将其扩展到三维空间,构造了基于离散Standard映射的多媒体加密方案,分析了Standard映射的参数敏感性,给出了置乱循环次数和扩散函数的选择方法.实验结果表明,算法具有较高的安全性和较快的加解密速度,适合于多媒体数据,如图像、视频、多波段图像等的加密.     

基于混沌序列的视频流部分加密

 针对视频流数据的实际应用要求,提出了一种新的利用混沌对视频图像数据在频域进行加、解密的视频图像加密算法——EVSBC,并将其实现且集成到最新的MPEG-4编/解码器中.该算法充分利用了视频图像数据的特性,在保证数据安全性的基础上,完全可以满足视频应用中的实时性要求.     

基于Logistic混沌系统的网络视频加密算法研究

提出了一种基于Logistic混沌映射的实时视频保密通信方案,在SEED-VPM642平台上实现了网络视频加密传输的全双工系统.重点研究了混沌系统的变参数、定点运算及动态加密算法的原理,在原有传统的异或加密算法上加以改进.采用Logistic离散混沌序列对实时视频传输系统进行加/解密设计,达到视频数据在网络上的安全传输,并从算法的安全性、效率等方面进行了性能分析.实验结果表明,与Lorenz混沌系统相比,该算法具有良好的实时性和快速性,可有效保障网络视频传输的流畅性及安全性.     

基于超混沌和扩展Cat映射的实时视频流加密算法

为提高密码的抗攻击性,利用超混沌系统随机性好、可确定再生,且密钥空间较大的特性,提出了一种基于四维连续超混沌系统和扩展Cat映射的实时视频流加密算法。该算法将流密码和块密码相结合,实现视频流的实时加密,克服了现有的多数基于混沌系统的视频加密算法不能抵抗已知明文攻击和密钥空间小的缺点。流密码采用四维连续超混沌方程进行加密,可同时生成4个混沌序列,既提高了加密速度,又增加了密码的复杂度。块密码应用扩展的Cat映射,通过将信息置乱进行加密,Cat映射对初值和参数敏感,置乱效果好,且是双射函数,适合于信息的加密。实验结果表明,该算法安全性高,密钥空间大,能抵抗统计分析、差分攻击,密钥敏感性高,加密速度快,可达到3 Mb it/s,满足实时处理的要求。同时,该算法与视频压缩算法相独立,实现简单。     

基于H.323视频会议系统的安全解决方案

提出了一种视频会议系统的安全解决方案．该方案在基于H．323的视频会议系统中引入认证中心,使用基于X.509的数字证书对用户终端进行单向认证和密钥交换;使用所提出的二维混沌流密码系统有选择地对压缩后的视频数据进行加密来保证视频流的安全性。实验结果和分析表明,该方案在保证实时性和容错性的同时,从身份认证和数据加密两个方面大大提高了视频会议系统的安全性．     

混沌键控视频加密方案研究

针对流式加密阻碍加密系统并行化的实现,以及混沌序列随机特性不强等问题,提出基于混沌键控的视频加密方案.该方案选用三维洛伦兹系统、四维陈系统和四维细胞神经网络系统作为备选密钥源,由明文视频帧本身来决定密钥源系统及其初始条件,并对生成的混沌序列进行优化和映射,以提高其随机序列特性.最后遵循扩散和混淆的原则,对视频信息进行加密.每一个像素的加密值均与明文视频帧、加密密钥和前两个像素的加密值相关.该加密方案可采用多通道同时对视频信息进行加解密,平衡了密钥空间和加密效率的关系,可满足视频加密的实时性要求;密钥敏感性和明文敏感性强;统计特性完全被打破;具有良好的抗噪性.可有效地抵抗密码分析攻击,安全性高,实用性强.     

基于使用轻量级流算法的DCT系数变换多媒体内容加密

针对实时安全系统中多媒体内容加密时由于数据量较大而导致计算开销非常大的问题,为了综合考虑安全性及实时性,提出了基于使用轻量级流算法的DCT余弦转换多媒体内容加密算法。首先提出了一种轻量、快速的加密算法,通过将明文划分成不同部分并且使用流加密算法对信息的每个部分分别进行加密;然后,基于设计部分加密方案的三项基本原则和对抗部分加密攻击,提出了两种DCT变换系数的部分加密方案;最后,通过对峰值信噪比、针对部分加密攻击的安全性、性能的分析评估了所提算法的有效性及可靠性。分析结果表明,相比A5/1和W7两种较为先进的流密码算法及另外两种加密模式(DC系数加密和无变换加密),提出的流加密算法和两种DCT加密方案更加适用于要求高速计算和足够安全的多媒体实时安全系统。     

保持语义格式兼容的H.264/AVC视频加密算法

针对以往视频加密研究成果不能直接适用于H.264的现状和保持语义格式兼容的难点问题,对H.264编码码流中量化步长、预测模式字、运动矢量和残差系数相关的重要信息进行了深入分析,提出了保持语义格式兼容的自适应的选择性加密方法;同时提出了一种将残差块按照其nC值和非零系数个数进行分组,然后在组内产生置乱码表,最后统一置乱的加密方法.实验结果表明:该加密算法在保证视频内容信息安全性的前提下,能保持语义格式兼容和码流大小不变,满足视频的实时传输.     

交替分段相互置乱的双混沌序列图像加密算法

基于混沌的图像加密方法在安全性、适应性上具有优势.文中在对原有的混沌图像加密算法安全性分析的基础上,提出了一种基于Logistic和Chebyshev双混沌映射的数字灰度图像加密算法.借助基于明文产生的辅助密钥、初始密钥以及由双混沌系统产生交替分段相互置乱的密码序列是本算法的核心.计算机仿真及统计特性、安全性分析表明,该加密算法具有良好的加密效果和较高的安全性能,密钥空间达到255×10120.     

一种结合Cat和Logistic映射的混沌加密算法

为了使混沌加密算法具有较高安全性的同时又有较好的运算效率,提出了一种利用Cat映射与Logistic映射作为2个混沌发生器,通过正逆序迭代产生的混沌序列对明文进行加密.结果分析显示该算法具有较好的加密强度;对比基于Lorenz系统的混沌加密算法,该算法具有较好的运算效率.解决了低维混沌序列保密性不够和高维混沌系统加密速率慢的缺点.     

基于混沌映射的图像置乱加密算法

提出了一种基于混沌映射的图像置乱加密算法,映射置乱了像素的位置,过程是可逆的,可用于加密图像.设计了密钥产生的方法,分析了图像加密算法的安全性问题.结果表明,该映射可加密压缩文件甚至任意长度的数据集.     

基于超混沌系统的多图加密算法

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多图加密算法。利用超混沌系统产生性能优良的混沌伪随机序列,并将多幅大小相同的图像拼合为一幅图像,之后采取一系列新颖的加密操作完成图像加密过程。此算法引入明文干扰项,采用比特级别的行列置乱、DNA随机编码、DNA的快速置乱与扩散操作,解密时可以自动检索干扰项,不仅使算法摆脱了一次一密(one-time pad,OTP)模式,而且使得混沌随机序列可以安全重复地使用。仿真结果表明,算法可以大幅度减少混沌序列的迭代次数,同时也保证了图像之间的高度关联,能够掩盖明文的比特信息分布,具有较高的明文敏感性,满足图像加密的基本要求。     

基于黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法

当前图像加密算法的每一轮像素位置置乱过程都是相同的,且扩散操作是有序的,降低了算法的动态性与随机程度,使得算法安全性不佳.为了解决这一问题,本文提出了黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法.首先,引入黄金分割序列与Lucas序列,基于2D Arnold映射变换思想,设计了动态置乱机制,根据不同的迭代次数,动态改变其置乱变换核,使得每一次像素置乱操作都是不同的,有效提高明文像素置乱度;联合Cosine映射、sine映射与Logistic映射,设计复合串联混沌映射,利用置乱密文的像素总量来生成复合映射的初始条件,输出伪随机序列,并构造量化函数,对其进行量化,获取一组密钥流;最后,对置乱图像像素进行分组,并结合密钥流,设计两个加密引擎函数,通过构造像素加密模型,分别对图像第一个像素、中间像素以及最后一个像素进行异扩散,完成图像的加密.实验结果表明,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与用户响应,具备更强的抗明文与抗噪声攻击能力.     

基于置乱扩散同步实现的图像加密算法

基于数字图像加密设计的两个基本原则是置乱和扩散,一般的算法针对于图像分别单独进行置乱和扩散,而本文提出一种两者相结合同步实现加密的算法.先利用一维Ulam-von Neuman映射来控制二维Logistic映射产生两个混沌序列;再将产生的序列作用于原图像,对图像按照某种扫描方式,在每一个像素点上,每完成一次置乱,紧接着进行一次扩散,直到整个图像加密完成.仿真实验表明,与单独置乱扩散的图像加密算法比较,该算法有很大的密钥空间、很高的安全性、很快的加密速度和很强的鲁棒性.     

现代图像加密技术

加密技术是信息安全的基础,具有重大的军事和国防意义.研究了现有加密技术,指出了图像加密和文本加密的不同点,介绍了几种常见的图像加密技术.以混沌加密技术为例,对图像加密进行了仿真.仿真结果表明,混沌加密技术具有很好的加密效果.混沌映射避免了因为混沌系统的动力特性退化,出现难以预料的结果,加密速度快、便于移植,是一类非常有前途的加密技术.     

结合DNA编码的快速混沌图像加密算法

针对现有图像加密算法的加密、解密速度问题,提出了一种与DNA编码相结合的快速图像加密算法,采用新4维混沌系统产生的混沌序列作为索引序列,指明置乱过程中要交换的具体位置.对置乱后的图像进行DNA编码,采用规则1的DNA加法法则和DNA异或法则完成扩散过程后,再用不同的规则进行DNA解码,从而完成二次加密.实验结果表明:本文提出的方法在保证图像加密系统安全的同时,减少了置乱过程中循环遍历的次数,从而提升了加密和解密的速度.     

基于视频压缩标准H.264的视频加密算法

提出一种混沌的视频加密算法, 该算法利用混沌函数产生加密序列, 根据视频压缩标准H.264的原理和特点, 先对离散余弦进行变换, 并将量化后的矩阵块作空间置乱和数值扩散, 再对熵编码后的二进制序列进一步加密处理, 解决了视频信息传输的加密问题. 并在H.264参考软件JM12.4上实现了混沌的视频加密算法.     

基于耦合的Henon和Sine映射及彩色图像加密

针对现有混沌映射模型的混沌空间小及混沌能力弱的问题,本文通过耦合二维Henon混沌映射模型和Sine混沌映射模型,设计了一种新的二维混沌映射模型,通过耦合Sine混沌映射模型和Logistic混沌映射模型,设计了一种新的一维混沌映射模型。针对使用单一置乱方法进行图像加密时安全性能不高的问题,本文通过使用Lorenz映射设计了一种随机选择置乱算法的方法。使用本文设计的两种混沌映射及置乱选择方法,提出一种彩色图像加密方案。仿真实验结果表明,该方法具有较大的置乱范围、较高的安全性和良好的图像加密效果,对常见的攻击有较强的抵抗力,且易于实现。     

基于分段抛物映射的混沌加密方案

为提高混沌通信系统的安全性能,在分段抛物映射基础上提出一种利用复合序列的混沌加密方案。该算法通过随机改变区间划分,克服了现有混沌映射的局限性,提高了混沌序列的复杂度.对图像信息加密的理论分析和仿真结果表明,该方案有较高的保密性能,可抵御多种类型的攻击,并扩大了密钥空间.