基于改進(jìn)的Logistic混沌映射彩色圖像加密算法-論文.pdf

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1、第27卷第2期河南工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)V0I.27.No.22015年6月JOURNALOFHENANINSTITUTEOFENGINEEINGJun.2015基于改進(jìn)的Logistic混沌映射彩色圖像加密算法黃碩(信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院,河南信陽464000)摘要:針對彩色圖像加密算法需滿足加密速度快、Kerckhof原則、密鑰空間大、解密保真度高這4個基本要求,提出了一種改進(jìn)的具有較大密鑰空間的Logistic混沌映射來產(chǎn)生混沌密碼序列并在序列異或加密算法上進(jìn)行改進(jìn),通過實驗仿真,從直方圖、加密效果評價參數(shù)、

2、抗剪裁、抗噪聲、相關(guān)性、密鑰空間大小等方面進(jìn)行了加密效果分析,結(jié)果表明該算法可以實現(xiàn)快速地對圖像數(shù)據(jù)流進(jìn)行實時加解密.關(guān)鍵詞:彩色圖像;加密算法;Logistic混沌映射;異或;加密效果中圖分類號:TP339文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1674—330X(2015)02—0063—05圖像加密是保護(hù)圖像安全的一種直接有效的手段,眾多學(xué)者對圖像加密技術(shù)做了大量研究并取得了豐富的成果,如基于現(xiàn)代密碼體制的圖像加密、基于矩陣變換的圖像加密、基于混沌的圖像加密、基于分存的圖像加密、基于頻域的圖像加密、基于SCAN語言的圖像加密和基于DNA計

3、算的圖像加密等?.針對彩色圖像加密設(shè)計,需要考慮以下四點基本要求:加解密速度快、Kerckhof原則、密鑰空間大、解密保真度高.根據(jù)這四點基本要求,在不需要壓縮加密的前提下,應(yīng)該盡量選擇在RGB色彩模型空間或空域上進(jìn)行,并綜合考慮運行速度、抗攻擊能力、密鑰空間大小、抗噪聲及抗剪裁能力等因素來設(shè)計加解密算法.因此,針對密鑰情況提出了一種改進(jìn)的、具有較大密鑰空間的Logistic混沌映射來產(chǎn)生混沌密碼序列;針對加密算法在序列異或加密算法上進(jìn)行改進(jìn),以避免單純異或加密的缺點,同時又保留了加解密速度快的優(yōu)點;針對加密效果,通過實驗仿真,

4、并從直方圖、加密效果評價參數(shù)、抗剪裁、抗噪聲、相關(guān)性、密鑰空間大小等方面進(jìn)行了深入分析.1傳統(tǒng)的tic算法分析Logistic映射方程來自現(xiàn)實中的人口統(tǒng)計,是典型的非線性用來描述混沌狀態(tài)的方程,能夠簡單地表現(xiàn)混沌運動的一般特征.傳統(tǒng)單一性的Logistic算法過程如下:①挑選恰當(dāng)?shù)腖ogistic方程生成密鑰序列的算法;②輸入作為加解密初始密鑰的初值;③從目前所處的軌跡啟動迭代程序;④形成混沌運動的實數(shù)序列,將這些序列轉(zhuǎn)化為方便處理的二進(jìn)制序列;⑤將其中某部分的明/密文選為帶加/解密明文;⑥用異或運算來處理所得到的二進(jìn)制序列與當(dāng)

5、前的待加密明3c./待解密密文,結(jié)果為密/明文序列;⑦將目前運算的行蹤作為下一次加/解密的初始密鑰;⑧對加/解密是否完成進(jìn)行判斷,沒有完成則返回到第③步;⑨加/解密完成.傳統(tǒng)的Logistic加密算法方便快捷、便于實現(xiàn),并且由于混沌系統(tǒng)本身對初值比較敏感,又有隨機(jī)性,這使得傳統(tǒng)的Logistic算法具有一定的安全性。但是,傳統(tǒng)的Logistic算法缺點也非常明顯,主要有以下幾點:(1)通過試驗總結(jié)出來的混沌序列的周期、偽隨機(jī)性和復(fù)雜性,很難保證這些參數(shù)都足夠高;(2)為了保證一樣的周期,混沌函數(shù)內(nèi)部所使用的存儲器數(shù)目是寄存器的兩

6、倍;(3)混沌序列發(fā)生器使用的是有限精度器,有限的精度是實際應(yīng)用混沌序列的一大障礙.其中,缺陷(3)非常突出,故基于此對傳統(tǒng)的Logistic系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn).收稿日期:2015—01—15基金項目:河南省高新領(lǐng)域科技攻關(guān)項目(112102210233)作者簡介:黃碩(1979一),男,河南信陽人,講師,碩士,主要從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究第2期黃碩:基于改進(jìn)的Logistic混沌映射彩色圖像加密算法·67·5加密過程中的注意事項和對比5.1注意事項(1)在改進(jìn)的方法中,對進(jìn)行擾動,使它不再是一個定值,這樣增大了密鑰空間并提高了Logis

7、tic的混沌度,使得混沌系統(tǒng)的相關(guān)信息不易被暴露,提高了安全度;(2)經(jīng)過改進(jìn)之后,對,Y,Z進(jìn)行處理,在統(tǒng)計過程中每個值都出現(xiàn)了一次,這說明在迭代的過程中,沒有出現(xiàn)同樣的,Y,,這解決了單純的Logistic映射的有限精度所導(dǎo)致的周期循環(huán)問題;(3)彩色圖像加密算法設(shè)計應(yīng)考慮以下四點基本要求:加解密速度快、Kerckhof原則、密鑰空間大、解密保真度高.5.2算法比較隨機(jī)性檢驗對傳統(tǒng)的算法和改進(jìn)后的算法做一些隨機(jī)性的比較,結(jié)果見表2.表2傳統(tǒng)算法與改進(jìn)算法隨機(jī)性檢驗結(jié)果對比Tab.2Theeomparisonofrandomn

8、essoftraditionalalgorithmandimprovedalgorithmtestresults由表2可知,改進(jìn)后的Logistic算法通過了隨機(jī)性檢驗試驗,在產(chǎn)生密鑰序列的隨機(jī)性方面,與傳統(tǒng)的Logistic算法相比得到了明顯提高,增強了改進(jìn)算

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