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《基于新的超混沌系统的图像加密方案_卢辉斌》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第38卷第6期计算机科学Vol.38No.62011年6月ComputerScienceJune2011基于新的超混沌系统的图像加密方案卢辉斌孙艳(燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004)摘要提出了一个新的超混沌系统,分析了新系统的混沌吸引子相图、平衡点及其性质、Lyapunov指数等非线性动力学特性,并用该超混沌系统对图像进行加密研究。给出了一种新的基于四维超混沌系统的图像加密算法。实验结果及安全性分析表明,该算法具有较强的抵御穷举攻击、统计攻击、已知明文攻击能力,因而具有较高的
2、安全性。关键词超混沌系统,混沌序列,Lyapunov指数,图像加密中图法分类号TP309文献标识码AImageEncryptionSchemeBasedonNovelHyperchaoticSystemLUHuibinSUNYan(CollegeofInformationScienceandEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao,066004,China)AbstractProposedanewhyperchaoticsystem,an
3、alyzedthenewsystem,thephasediagramofthechapticattractor,andthenatureoftheequilibriumpoint,Lyapunovexponent,nonlineardynamicspropertiesandsoon,proposedanovelimageencryptionschemebasedonafourdimensionalhyperchaoticsystem.Theexperimentalresultsandsecurity
4、analysisshowthatthenewschemehasstrongerresistancefortheexhaustionattack,countattackandknownplaintextattack,anditisofhighsecurity.KeywordsHyperschaoticsystem,Chaoticsequences,Lyapunovexponent,Imageencryptionx=a(y-x)1引言y=bx-xz+w(1)混沌作为一种特有非线性现象,具有良好
5、的伪随机特性、2z=-cz+dx轨道的不可预测性、对初始状态及结构参数的极端敏感性、迭w=-ry代的不重复性等一系列优良特性[1,6],由于越来越广泛使用的要产生超混沌吸引子,必须满足以下几个条件:首先动力图像、多媒体信息,数据量大,冗余度高,已给传统密码提出了学方程应该有耗散性,方程的维数不小于4;系统至少有两个挑战,混沌信号天然的随机性和隐蔽性非常适用于保密通信。增强不稳定因素的方程,同时这两个方程中至少有一个含非众所周知,一个好的加密算法应该对密钥极其敏感,密钥线性项,且平衡点为不稳定的。取
6、系统参数a=10,b=45,c=空间足够大,以抵御穷举攻击。虽然一维、二维混沌映射具有2.5,d=4,r为后来引进的参数,这里设r=5。形式简单、运行效率高等优点[2],但低维混沌存在密钥空间2.1基本动力学分析小、安全性不高的缺点。高维超混沌具有更高的复杂性、随机2.1.1耗散性和吸引子的存在性性和更好的不可预测性,能更有效地抵御相空间重构等破译由于方法的进攻,保密性强,算法实现简单,密钥空间大[8]。与混..xyzw沌系统相比,超混沌系统有更多正的李雅普诺夫指数、更加复V=x+
7、y+z+w=-a-c=-55<0(2)杂和难以预测的动力学特性。正的李雅普诺夫指数越多,系统系统(1)是耗散的,且以如下指数形式收敛:轨道不稳定方向越多,系统随机性越强,其抗破译能力越高[3]。dv=e-(a+c)(3)本文首先构造了一个新超混沌系统,并提出了基于该超dt即体积元v-(a+c)t混沌映射的图像加密新方案。四维映射的参数和系统变量的0在t时刻收缩为体积元v0e。这意味着,当-a-c增大使密钥量也随之增加,从而可有效地抵御穷举攻击;加密t时,包含系统轨迹的每个体积元以指数率e收缩
8、到图像像素值分布随机,具有较高的安全性。零。因此,所有系统轨迹最终会被限制在一个体积为零的集合上,且它渐进运动固定在一个吸引子上。2新超混沌系统2.1.2平衡点及稳定性新的超混沌系统的动力学方程如下:令式(1)的右边等于0:到稿日期:20100706返修日期:20101012本文受河北省教育厅基金(2007493)资助。卢辉斌(1964-),男,博士后,教授,主要研究方向为网络信息安全与保密通信、计算机网络拥塞控制技术、交换技术及图像处
