基于混沌理论的数字图像加密算法的研究

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1、哈尔滨理T人学下学硕lj学位论文基于混沌理论的数字图像加密算法的研究摘要随着计算机技术和网络技术快速发展，信息在社会中的地位和作用越来越重要，网络信息安全与保密问题显得愈发重要和突出，信息安全已成为信息化社会重要与关键问题之一。数字图像作为一种特殊的数字信息的存在方式，如何有效的保证其数字信息的机密性、完整性、可用性、可控性和不可抵赖性是当前信息安全技术研究领域的重要研究方向。混沌现象是非线性动态系统中出现的确定性的伪随机过程，其具有非周期性、遍历性、伪随机性及对初值的敏感性，与加密系统二者之间存在着许多相似之处，目

2、前研究基于混沌理论的保密通信、信息加密和信息隐藏技术是非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热点问题之一。本文重点研究了数字图像的信息安全问题，着重研究了数字图像加密的方法，论文的主要工作及成果如下：1．在对密码学和混沌系统基本理论进行讨论分析的基础上，重点研究了密码学和混沌系统的联系及构造混沌分组密码的方法。2．对定义在(O，1)上的混沌移位映射特性进行了分析，将混沌序列引入图像加密算法中，据此提出一种基于混沌移位映射的数字图像加密算法，通过实验验证了该算法的安全性。3．对于混沌系统数字化后引起的混沌性能下降，构造

3、了一种结合Logistic映射和分段线性混沌映射(PLCM)及定义在(0，1)上的移位映射设计了一个多混沌系统的随机数发生器，具有良好的随机性和在有限精度实现条件下周期大的特点；基于提出的混沌随机数发生器提出了一种分组图像加密算法，该算法具有较强的鲁棒性及抗攻击免疫能力，加密图像在部分受损或缺失后，仍有较好的恢复效果。4．将混沌系统和分组密码链接(CBC)模式相结合，提出一种数字图像自适应加密算法。利用图像本身所携带的信息实现图像自适应加密，同时克服了混沌系统数字化用于图像加密系统带来的周期性。该算法具有加密速度快，

4、效果好，安全性高，无周期等特点，且对初始密钥十分敏感。5．分析了混沌系统相乘的乘法规律，基于Logistic映射和Tent映射，构哈尔滨理T人学T学硕Ij学位论文建了一种新的￡一r乘法混沌系统。在变位权数制与混沌系统的基础上，提出混沌变位权计数制。将该数制与￡一丁乘法混沌系统相结合，提出乘法混沌动态GF(28)域变进制随机数发生器。该随机数发生器产生的序列，克服了Logistic和Tent等简单混沌映射产生的混沌加密序列的安全性能不是非常理想的缺点。然后基于该变进制随机数发生器，提出了一种新的针对于数字图像的加密算法

5、，该算法具有鲁棒性，在图像部分受损后仍有较好恢复效果，且具有对初始密钥敏感的特性。关键词混沌序列；密码学；数字图像；信息安全哈尔滨理T人学T学硕lj学位论文TheResearchonDigitalImageEncryptionbasedonChoticTheoryAbstractTheimportanceofinformationisrisingalongwiththerapiddevelopmentofcomputertechnologyandnetworktechnology．Theinformationsecu

6、rityandconfidentialityofnetworkbecomesmoresignificantandprominent，tobethekeyproblemoftheinformation-basedsociety．Digitalimageexistsasaspecialformofdigitalinformation．Howtoeffectivelyensuretheconfidentiality,integrity,availability，controllabilityandnon-repudiati

7、onofdigitalinformationisthemajorstudydirectionofinformationsecuritytechnology．Chaosisapseudo-randomprocessofcertaintyinthenonlineardynamicsystem，whichhassomecharacteristicssuchasaperiodic，ergodicity，pseudo—randomnessandthesensitivitytotheinitialvalue．Ithasaloto

8、fresemblancewithencryptionsystem．Thecurrentresearchonsecurecommunication，informationencryptionandoccultation，thatbasedonchaotictheory，isoneofthehotspotsstudiesinthecrossfiel