基于混沌理论的加密算法的分析与研究

论文摘要

基于混沌的密码技术在信息安全方面具有重要的地位,在对现有混沌加密算法的分析和研究的基础上,对一种基于feistel网络结构的混沌密码算法进行了分析并破解了该算法,同时给出了较严格的数学论证。基于混沌序列的加密方法可分为空间域算法和变化域算法,在图像加密中变化域算法是一种重要而有效的方法,本文提出了两个新的变化域加密方法:第一,提出了一种基于二维猫影射的小波域图像加密算法。此算法将二维猫映射生成混沌序列再将序列离散化后对小波变换系数进行加密及置乱。第二,提出一种基于混沌影射和分数傅里叶变换的图像加密算法。此算法借用一种具有混沌特性的指数影射构造二维置换网络,再结合分数傅里叶变换进行加密。针对现有彩色图像加密所存在的缺点,提出了一种基于Logistic映射排序的彩色静止图像加密算法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究目的与研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究内容
• 第二章 混沌理论与混沌密码基础
• 2.1 混沌的定义
• 2.2 混沌研究的判据与准则
• 2.2.1 Poincare截面法
• 2.2.2 功率谱法
• 2.2.3 Lyapunov指数
• 2.2.4 分维数分析法
• 2.2.5 Kolmogorov熵
• 2.3 常用混沌模型及应用推广
• 2.3.1 离散混沌系统模型
• 2.3.2 连续混沌系统模型
• 2.3.3 时滞混沌系统模型
• 2.4 混沌理论与密码学的关系
• 2.5 本章小结
• 第三章 混沌密码算法的设计与分析
• 3.1 混沌密码算法的设计
• 3.1.1 量化处理
• 3.1.2 增加迭代次数的算法
• 3.1.3 轨迹访问不同区域的迭代次数作为密文的算法
• 3.1.4 映射参数可变的算法
• 3.1.5 复合混沌映射的算法
• 3.1.6 分组加密算法（feistel网络结构）
• 3.2 对一种feistel网络结构混沌加密算法的分析
• 3.2.1 基于随机密钥及类标准映射的图像加密算法简介
• 3.2.2 对该算法的分析
• 3.2.3 攻击实例
• 3.2.4 建议改进方案
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于混沌理论的变换域图像加密算法
• 4.1 正交变换
• 4.1.1 傅里叶变换
• 4.1.2 离散余弦变换
• 4.1.3 分数傅立叶变换
• 4.1.4 小波变换
• 4.2 变换域图像加密的评价标准
• 4.3 基于混沌理论的变换域图像加密算法
• 4.3.1 基于二维猫映射的小波域图像加密算法设计
• 4.3.1.1 二维猫映射特性
• 4.3.1.2 加/解密算法描述
• 4.3.1.3 试验结果
• 4.3.2 基于混沌映射和分数傅里叶变换的图像加密方法设计
• 4.3.2.1 离散指数映射的性质
• 4.3.2.2 图像置乱加密算法
• 4.3.2.3 基于混沌映射和分数傅里叶变换的图像加密方法
• 4.3.2.4 实验结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于LOGISTIC映射排序的彩色静止图像加密算法
• 5.1 Logistic高维混沌映射
• 5.2 基于混沌映射排序的彩色静止图像加密算法设计
• 5.2.1 置乱算法
• 5.2.2 置换算法
• 5.3 算法仿真与分析
• 5.3.1 实验仿真
• 5.3.2 统计分析
• 5.3.3 密钥空间分析
• 5.3.4 相邻像素的相关性
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文作出的贡献
• 6.2 对未来的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况