多媒体信息的混沌加密算法研究

论文摘要

网络和多媒体技术的快速发展使多媒体信息安全技术成为人们研究的重点之一。其中多媒体信息里图像及视频方面的重要性是显而易见的。对图像视频信息的保密通信是混沌学应用研究的新领域,混沌加密在计算机网络和安全通信方面的应用为解决信息安全问题开辟了一种新的研究途径。本文阐述了混沌理论基础,总结了图像和视频加密研究的现状,采用理论和实验相结合的研究方法,研究了基于混沌的多媒体信息的加密算法。本文讨论了几种典型的基于混沌的分组密码和流密码的算法,对混沌密码安全性进行了分析,并在图像和视频方面提出了几种算法。在图像加密方面,提出了两种基于混沌的图像加密算法。在空域上提出了一种基于Chebyshev混沌序列的图像加密算法,该算法用Chebyshev映射分别控制Logistic映射和NCA映射参数的变化,接着分别将这两种映射产生的混沌序列用于扩散与置乱过程中,从而完成对图像的整个加密过程,并对算法进行了仿真,从安全性和效率上进行了分析。在频域上提出了一种基于混沌权值变异的Huffman树的图像加密算法,该算法在熵编码过程中,以基本的Huffman树为标准,利用双耦合混沌序列1对DC系数进行树的结构未变异、路径值变异的加密;再利用双耦合混沌序列2对AC系数进行码字序号的加密,并对算法进行了仿真,且从安全性、计算复杂度、压缩比性能进行了分析。实验结果表明,该算法安全性高、计算复杂度较低、加解密速度快且对压缩比的影响较小。在视频加密方面,针对AVI视频格式特点,提出了新的混沌视频加密算法。算法将Lorenz系统和双耦合Logistic映射所产生的混沌序列以一种特定的方式产生复合混沌序列,通过异或操作实现了对多媒体视频流AVI文件加密。对算法进行了仿真,并从安全性和效率上进行了分析,实验结果表明,该算法密钥空间大且敏感性强,能抵抗统计分析、差分攻击,为视频加密及传输提供了一种安全而有效的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 基于混沌理论的图像和视频加密技术进展
• 1.2.1 混沌理论基础
• 1.2.2 图像加密研究现状
• 1.2.3 视频加密研究现状
• 1.3 本文的研究工作及结构安排
• 1.3.1 研究工作
• 1.3.2 论文结构安排
• 第二章 混沌密码的构造与性能分析
• 2.1 基于混沌的分组密码
• 2.1.1 分组密码简介
• 2.1.2 基于逆向迭代混沌系统的分组密码
• 2.1.3 基于正向迭代混沌系统的分组密码
• 2.2 基于混沌的流密码
• 2.2.1 流密码相关知识
• 2.2.2 基于混沌逆系统的流密码
• 2.2.3 基于混沌系统的伪随机数产生方法
• 2.2.4 基于时空混沌序列的多比特随机数产生器
• 2.3 混沌密码安全性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于混沌的数字图像加密算法研究
• 3.1 基于CHEBYSHEV 混沌序列的图像加密算法
• 3.1.1 加密密钥的产生
• 3.1.2 加密算法描述
• 3.1.3 实验结果与分析
• 3.2 基于混沌权值变异的HUFFMAN 树的图像加密算法
• 3.2.1 JPEG 格式数字图像压缩原理
• 3.2.2 基于混沌权值变异的HUFFMAN（CWVHT）算法
• 3.2.3 加密算法描述
• 3.2.4 实验结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于混沌序列的 AVI 视频加密算法研究
• 4.1 AVI 视频分析
• 4.1.1 数据流结构
• 4.1.2 提取AVI 视频流信息
• 4.2 基于复合混沌序列的实时视频流加密算法
• 4.2.1 系统密钥的产生
• 4.2.2 加密随机序列的产生
• 4.2.3 加密算法描述
• 4.2.4 实验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表论文目录）
• 摘要
• ABSTRACT