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《长沙理工大学》 2010年
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安全混沌图像加密算法的研究

黄金  
【摘要】: 随着多媒体和网络技术的飞速发展,如何通过网络有效安全的存储和传输私密数字图像已经引起了人们的广泛关注。图像加密不同于文本加密,由于图像具有数据量大、冗余性高、图像像素相关性强等内在特性,常规加密算法如DES并不适合。而混沌映射具有伪随机性、遍历性、对初始条件的高度敏感性等良好特性,这些特性与密码学中的扩散和混淆原则联系紧密,使得其特别适合图像加密。因此,基于混沌的加密技术为如何快速安全实现图像加密这个难以处理的问题提供了一个崭新有效的思路。 论文以数字混沌系统为研究对象,对基于混合混沌映射的图像加密进行了深入的研究。本文首先分析了混沌图像加密的国内外研究现状,详细地阐述了混沌理论和密码学的基本知识,并说明了混沌与密码学的关系。然后,介绍了混沌图像加密的相关理论,在此基础上提出了两种混沌图像加密算法:基于外部密钥的混沌图像加密算法,由Chebyshev映射产生外部密钥,通过对像素位置置乱和像素值扩散过程进行两轮操作完成图像加密;结合明文产生密钥的混沌图像加密算法,使用改进型Cat映射实现像素位置置乱,像素值扩散过程则是将全部明文按某种方式作用于随机输入密钥产生密钥序列,结合Logistic映射产生的扰乱序列,共同控制另一个Logistic映射的所有参数,从而产生用于像素值扩散的混沌序列,最后通过简单的异或操作完成图像加密。随后本文从密钥空间、密钥敏感性、明文敏感性、统计特性等几个方面对提出的两种算法进行了安全性分析。实验仿真结果表明,两种算法都能达到很好的加密效果,都能抵抗一定程度的穷举攻击、统计攻击、已知(选择)明文攻击、差分攻击。通过比较两种算法可知,第二种算法在加密效率和扩散性能上更优于第一种算法。 最后,对本文的研究工作进行了全面总结,并指出了混沌图像加密的进一步研究方向。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP309.7

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