面向?qū)拵ч_(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)的高實(shí)時(shí)性數(shù)字圖像加密技術(shù)研究.pdf

1、在過(guò)去的20多年里，人們對(duì)混沌圖像加密技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究來(lái)滿足在寬帶開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，安全圖像傳播的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。本論文針對(duì)這樣的網(wǎng)絡(luò)需求提出了一種混沌圖像加密的創(chuàng)新算法:應(yīng)用SHA256機(jī)制的彩色圖像并行混沌加密算法。
　　目前已有的混沌圖像加密算法，大都采用串行計(jì)算方式。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多核處理功能的日漸強(qiáng)大，使得多線程并行加密技術(shù)成為可能。本算法的一個(gè)創(chuàng)新之處為:根據(jù)彩色圖像可表達(dá)為R、G、B三個(gè)獨(dú)立色彩分量的特點(diǎn)，在偽擴(kuò)

2、散階段，并發(fā)對(duì)三個(gè)色彩通道進(jìn)行像素值加密操作。與傳統(tǒng)的串行混沌圖像加密相比，雖然多線程并行加密技術(shù)不能提高單個(gè)子任務(wù)的效率，但是它提高了多個(gè)任務(wù)所組成的系統(tǒng)的效率，因此能起到大大提高加密速度的作用。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的“置亂-擴(kuò)散”架構(gòu)存在的加密效率問(wèn)題，本文提出了一種新型的圖像加密架構(gòu)—“偽擴(kuò)散-置亂”架構(gòu)，該架構(gòu)的核心思想是:通過(guò)引入與明文相關(guān)的置亂機(jī)制，在計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)較輕的置亂模塊中引入顯著的擴(kuò)散效應(yīng)，從而有效替代具有高計(jì)算復(fù)

3、雜度的傳統(tǒng)擴(kuò)散模塊，以大幅度提高圖像加密的速度。
　　在偽擴(kuò)散階段，通過(guò)與混沌偽隨機(jī)序列異或操作，將其轉(zhuǎn)換為一統(tǒng)計(jì)特性良好的偽隨機(jī)信源。在置亂階段，利用超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生偽隨機(jī)置亂坐標(biāo)對(duì)偽擴(kuò)散圖像進(jìn)行置亂。超混沌系統(tǒng)由明文圖像的Hash值驅(qū)動(dòng)。由Hash函數(shù)的特性可知:兩幅明文圖像即使只有一個(gè)比特的差異，其Hash值（摘要值）也會(huì)完全不同。因此，對(duì)于兩幅具有微小差異的明文圖像，使用Hash摘要作為初始密鑰，超混沌映射將輸出完全不同的密