基于混沌的數字圖像加密算法研究與實現.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：2111305092廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工程碩士)基于混沌的數字圖像加密算法研究與實現丁煜明校內導師姓名、職稱：校外導師姓名、職稱：學科(專業(yè))或領域名稱：學生所屬學院：論文答辯日期：進國遮熬握趙選強直縫工猩短過篡扭堇薟讓篡狃堂隨三Q二盍生五旦摘要摘要隨著計算機技術和網絡技術的快速發(fā)展，計算機的應用也變得日益廣泛，人類社會也隨之進入到了一個高度信息化的時代。數字圖像作為信息的一種重要

2、載體，相比于傳統的文字、音頻等，因其具有生動、直觀、形象的特點而越來越受到人們的青睞。然而由于數字圖像具有數據量大，低信息熵、相鄰像素之間相關性高以及原始數據圖像存在大量冗余等缺點，傳統的加密方法如AES、DEC和RSA等已不適合用于對數字圖像進行加密。因此，研究和開發(fā)出更加安全和高效的數字圖像加密算法己成為學術界和產業(yè)界共同關注的熱點問題?；煦缦到y是一種確定性非線性系統，其具有的對初始條件的高度敏感性、遍歷性、內隨機性以及控制參數等特

3、點與密碼學的擴散、加密輪次、偽隨機信號以及密鑰等概念具有異曲同工之妙，所以隨著混沌密碼學的發(fā)展，基于混沌理論的數字圖像加密算法受到了廣泛的關注。本文主要研究基于混沌理論的數字圖像加密算法的設計與實現。首先，簡要論述了現代密碼學和混沌理論基礎，分析了基于混沌理論的數字圖像加密算法研究的現狀，闡述了混沌理論和密碼學之間的關系。其次對幾種常見的典型混沌系統作了扼要的概述，并參照Lorenz系統和Chela系統在構建時只要引入不同的非線性項就能

4、產生不同的混沌序列的特點，構建了一個新的三維自治混沌系統，并從不同方面對它的混沌特性進行了驗證。接下來針對Arnold變換的周期性導致其在圖像加密算法應用中受到一定程度的局限問題，將Logistic映射迭代的次數與圖像像素點灰度值聯系起來，以此來獲得Arnold變換的控制參數，并在每次置亂后通過像素點的交換來改變Logistic映射的迭代次數，進而使得每次進行Arnold變換的控制參數都不同，從而達到避免Arnold變化的周期性問題，同

5、時也增強了置亂和擴散兩個操作之間的關聯性。最后，基于新的三維混沌系統、DNA序列以及安全散列算法SHA一256，提出了一種新型的彩色圖像加密算法，該算法利用SHA256計算出彩色圖像像素點的哈希值來作為一次一密的密鑰和產生新混沌序列的初始值，在擴散階段使用三個混沌序列對圖像的R、G、B分量分別進行灰度值替代，在置亂階段使用DNA序列的加法代數運算來對圖像的R、G、B分量的灰度值進行位置置亂，然后利用DNA序列解碼規(guī)則對置亂后的三個分量進