基于混沌耦合映射网络的图像加密方法

论文摘要

随着互联网技术与信息技术的不断发展,信息全球化使人类社会进入了一个新的信息时代。与此同时,信息安全的问题日益严重,其重要性也日益明显。混沌系统的一些特性,如初值敏感性、内在随机性、拓扑传递性等特性,同密码学中对加密系统的原则(扩散、混淆)有着密切的关系。于是,基于混沌理论的密码技术成为数字图像保密技术一个重要的研究方向。本文根据数字图像的特性以及混沌耦合映射网络的特点,研究图像加密方法。主要研究内容包括:(1)分析混沌耦合映射网络模型的特点。该模型与通常的混沌系统的不同之处在于,它通过局部动力效应函数的引入、元素间的耦合,使其具有良好的时空混沌特性。(2)利用混沌耦合映射网络模型,研究图像加密算法算法。首先,分析基于混沌耦合映射网络模型的图像加密算法,通过分析发现算法计算效率低,且产生许多冗余输出。其次,针对算法的存在缺陷,对混沌模型及加密流程进行改进:将模型的计算方式扩展为矩阵变换,添加新的耦合策略,使系统能够产生安全性更高的密钥块来进行图像加密。仿真分析表明改进后的图像加密方案,具有良好的抗攻击性和实用性。(3)对改进后的图像加密算法的性能进行分析评估,通过设置最优密钥块大小,提出优化方案,分析表明优化算法有着更高的加密速率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与课题意义
• 1.2 主要内容和成果
• 1.3 论文的内容安排
• 第二章 混沌及图像加密相关理论
• 2.1 混沌理论概述
• 2.1.1 混沌的定义
• 2.1.2 混沌的基本特征
• 2.1.3 研究混沌的常见方法
• 2.1.4 经典模型
• 2.2 密码学概述
• 2.2.1 密码学基本概念
• 2.2.2 密码系统及分析方法
• 2.3 混沌理论和密码学的关系
• 2.4 图像加密技术
• 2.4.1 数字图像特性
• 2.4.2 几种常见的图像加密技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 混沌耦合映射网络图像加密算法
• 3.1 混沌耦合映射网络介绍
• 3.2 混沌耦合映射网络矩阵扩展
• 3.3 混沌耦合映射网络新模型分析
• 3.3.1 模型的时空混沌特性
• 3.3.2 新的耦合策略
• 3.3.3 混沌耦合映射网络模型与其他模型的比较
• 3.4 加密流程
• 3.4.1 密钥块生成部分
• 3.4.2 明文块截取部分
• 3.4.3 加密部分
• 3.5 本章小结
• 第四章 算法仿真与性能分析
• 4.1 算法仿真结果
• 4.2 仿真结果安全性分析
• 4.3 算法性能分析及优化
• 4.4 最优密钥块大小
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的成果