基于可Markov分割混沌系統(tǒng)的圖像加密算法-論文.pdf

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1、第36卷第6期電子與信息學報V01.36No.62014年6月JournalofElectronics&InformationTechnologyJun.2014基于可Markov分割混沌系統(tǒng)的圖像加密算法劉泉李佩碉章明朝隋永新楊懷江①(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所應用光學國家重點實驗室長春1300331(中國科學院大學北京100039)摘要:為了設計復雜度高、安全性好而計算代價小的圖像密碼算法,該文從一類新的具有Markov分割性質的混沌系統(tǒng)出發(fā)構造了此算法。首先,通過控制此混沌系統(tǒng)的

2、參數并配合時空混沌系統(tǒng)設計了一個密鑰流發(fā)生器:然后,利用真隨機數發(fā)生器產生的隨機數來擾動系統(tǒng)的初始密鑰,以動態(tài)生成圖像的置換矩陣和加密密鑰流;最后,通過利用不同群中的加法混合運算構造擴散函數以增加破譯復雜度,以兩輪迭代完成了圖像加密過程。實驗結果表明,此混沌系統(tǒng)產生的密鑰流序列有比較好的統(tǒng)計特征,該算法可以破壞原始圖像的特征,使得密文圖像難以辨識。進一步分析可知,該算法可以很好地抵抗差分分析等其它已知攻擊,效率高于一些基于超混沌系統(tǒng)設計的密碼算法。此外,此算法計算簡單,安全性高,易于實現,具有良好

3、的應用前景。關鍵詞:圖像加密;混沌;Markov分割;時空混沌中圖分類號:TP309.7文獻標識碼:A文章編號:1009—5896(2014)06—1271.07DOI:10.3724/SP.J.1146.2013.01246ImageEncryptionAlgorithmBasedonChaosSystemhavingMarkovPortionLiuQuan~LiPei—yue①ZhangMing—chao①SuiYong—xin①YangHuai-jiang①(StateKeyLaborato

4、ryofAppliedOptics,ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics)ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China)(UniversityofChineseAcademySciences,Beijing100039,China)Abstract:Inordertoconstructahighcomplexity,secureandlowcostimageencryptionalgor

5、ithm,aclassofchaoswithMarkovpropertiesisstudiedandusedtobuildtheencryptionalgorithm.First,thekeystreamgeneratorisdesignedbytheMarkovChaoswithchangeableparametersandtheimprovedspatiotemporalchaos.Then,atrueuniformrandomnumbergeneratorisusedtodisturbthe

6、originalkeyofthealgorithm,whichcandynamicallychangethemixedmatrixandthekeystream.Finally,thediffusionfunctionisbuiltbytwoiterationsoftheroundfunctionwhichiscomposedofdifferentkindsofadditionsindifferentgroupstoincreasethecomplexityofdecipher.Theexperi

7、mentsindicatethatthekeystreampossessesgoodstatisticalproperties,andthecharacteristicoftheoriginalimageisbrokenwhichmakesthecipherimageundistinguishable.Thefurtheranalysisindicatesthattheproposedalgorithmcanresistsomeknownattackslikedifferentialattacks

8、)andtheproposedalgorithmismoreeficientthantheexistedalgorithmsbasedonsuperchaos.Additionally,theproposedalgorithmiseasytorealizeandcansatisfythesecurityandeficiencyrequirements,whichi~adicatespromisingapplications.Keywords:Imageencryption;Chao

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