空域图像的自适应和并行加密算法的研究与分析

论文摘要

随着计算机处理能力和互联网技术的飞速发展,多媒体信息已经广泛地渗透到社会的各个领域中。众所周知,多媒体信息如:音视频、数字图像需要通过网络传输,在传输过程中信息容易被泄露甚至遭到篡改。因为在通讯过程中,如何保证多媒体数据安全是一个非常重要的问题。密码学的研究和应用正好可以解决这一问题。本论文主要研究并设计了一种自适应的彩色图像并行加密算法。本论文主要工作包括了以下几个方面:①首先介绍了空域图像加密的密码学基础、空域图像加密的基本思想、图像加密的性能要求与指标、扩散结构;②引入了图像并行加密的基本要求进而指出了已有的并行加密算法的优缺点;③将自适应图像加密算法引入到彩色图像的加密中,同时将MASK并行加密算法与自适应加密算法结合从而提出了一种新型的自适应并行彩色图像加密算法;④针对MASK变换中M变换扩散性不充分这一不足,提出了一个改进的M变换。在MASK并行加密算法中,首先生成加密子密钥用于A变换,然后对图像进行分块,每块为4×4个像素,采用A、M、S变换对每个块进行扩散和替代,最后使用自适应算法实现图像置乱,重复此过程直到规定的轮数为止。仿真实验表明改加密算法简单、高效、安全性高,具有良好的应用前景。最后对全文进行了总结,提出了论文今后需进行的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本论文结构以及主要工作
• 1.3.1 本论文结构
• 1.3.2 本论文主要工作
• 2 空域数字图像加密基础
• 2.1 密码学基础
• 2.1.1 两种加密算法体制
• 2.1.2 分组密码(block cipher
• 2.1.3 流密码(stream cipher
• 2.1.4 密码分析
• 2.2 图像加密的性能要求与指标
• 2.2.1 安全性
• 2.2.2 加密速度
• 2.2.3 压缩性能
• 2.2.4 格式的兼容性
• 2.3 空域图像加密基本思想
• 2.3.1 置乱
• 2.3.2 替代
• 2.3.3 两者结合加密
• 2.4 图像加密扩散结构
• 2.4.1 CBC 模式
• 2.4.2 Feistel 模式
• 2.5 本章小结
• 3 自适应图像加密算法
• 3.1 自适应加密模式
• 3.2 将自适应图像加密算法思想应用于彩色图像
• 3.3 加密过程
• 3.4 本章小结
• 4 并行图像加密算法
• 4.1 图像并行加密的模式及框架
• 4.2 基于混沌映射的并行图像加密算法
• 4.3 基于AES 算法的并行图像加密算法
• 4.4 基于MASK 变换的并行图像加密算法
• 4.4.1 MASK 变换
• 4.4.2 MASK 并行图像加密算法
• 4.4.3 性能分析
• 4.4.4 M 变换的改进
• 4.5 本章小结
• 5 自适应加密与并行加密相结合的彩色图像加密算法
• 5.1 自适应加密算法与并行加密算法相结合
• 5.2 CML(耦合映像格子
• 5.3 加密的过程
• 5.4 解密的过程
• 5.5 仿真实验结果
• 5.5.1 直方图
• 5.5.2 相邻像素之间的相关性分析
• 5.5.3 敏感性的分析
• 5.5.4 密钥空间
• 5.6 算法的并行性及其应用实例
• 5.7 本章小节
• 6 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况