基于控制字的混沌圖像加密技術(shù)研究.pdf

1、混沌現(xiàn)象是出現(xiàn)在非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的一種確定性的、類(lèi)似隨機(jī)的過(guò)程，其過(guò)程的不規(guī)則性、對(duì)初始狀態(tài)的敏感性以及對(duì)值域良好的遍歷性使得它非常符合現(xiàn)代密碼學(xué)中所要求的混淆原則和擴(kuò)散原則。研究混沌密碼技術(shù)的理論和設(shè)計(jì)方法，可以為密碼學(xué)的研究提供新的思路和發(fā)展方向。 論文首先研究了混沌理論與密碼學(xué)之間的聯(lián)系，總結(jié)了設(shè)計(jì)混沌密碼的一般思路，然后深入探討了計(jì)算機(jī)有限精度造成混沌動(dòng)態(tài)特性退化的原因和本質(zhì)，并分析了現(xiàn)有的解決混沌加密有限精度問(wèn)題的方

2、法，指出了使用混沌隨機(jī)擾動(dòng)模型的方法中所存在的擾動(dòng)量安全性不足的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，首先對(duì)混沌擾動(dòng)模型提出了改進(jìn)方法，設(shè)計(jì)了控制字的判斷機(jī)制，增強(qiáng)了擾動(dòng)量提取過(guò)程的隨機(jī)性和時(shí)變性，并利用Hash函數(shù)的單向性對(duì)擾動(dòng)量進(jìn)行散列計(jì)算以提高其安全強(qiáng)度；同時(shí)，在控制字的作用下，將混沌序列的隨機(jī)特性融入到Hash函數(shù)中，充分發(fā)揮了Hash函數(shù)具有抗強(qiáng)碰撞性的優(yōu)點(diǎn)，減弱了各輪加密所得擾動(dòng)量之間的相關(guān)性。隨后分析了控制字作用下生成的混沌加密序列的隨機(jī)性能

3、，對(duì)序列的相關(guān)性、游程性、平衡性等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明此序列具有良好的隨機(jī)性。其次，結(jié)合蟲(chóng)口模型Logistic混沌映射和約瑟夫遍歷，對(duì)明文圖像進(jìn)行了重排序，充分利用混沌序列良好的隨機(jī)性對(duì)明文的像素位置進(jìn)行擴(kuò)散，從而降低相鄰像素的相關(guān)性。在此結(jié)果上，利用前面所設(shè)計(jì)的基于控制字的加密方法對(duì)圖像像素值進(jìn)行混淆，進(jìn)而提高圖像的信息熵。最后對(duì)加密結(jié)果的信息熵、不動(dòng)點(diǎn)比和相鄰灰度差置亂度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該加密方法能夠充分置亂明文圖像的內(nèi)在