基于高级加密标准的图像置乱方法研究及其硬件设计

《基于高级加密标准的图像置乱方法研究及其硬件设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、学校代号：学号：密级：１０５３２Ｓ０８２４１０５７湖南大学工程硕士学位论文基于高级加密标准的图像置乱方法研究及其硬件设计ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｉｇｎｏｆＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＳｃｒａｍｂｌｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｂｙＺＨＡＮＧＨａｏｌｉａｎｇＢ．Ｅ．（ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）２００７Ａｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎｐａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅ

2、ｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｌｎＳｏｆｔｗａｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＫＵＡＮＧＪｉｓｈｕｎＳｅｎｉｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒＸＩＡＷｅｉＡｐｒｉｌ，２０１１哪７…４川７矧７㈣０川９…Ⅲｉ●－ⅢＹ湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重

3、要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：立日期：沙ｗ年年月夕日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密口，在年解密后适用本授权书。２、不保密团。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：导师签名：ｊ泌

4、秽广Ｐ她卜夏巍日期：冽ｆ年华月夕日日期：沙叫７年垆月ａ力日工程硕十学位论文摘要数字图像加密研究在信息安全领域中举足轻重，已成为热门研究课题。目前数字图像加密主要有数字图像分存技术、置乱技术、基于现代加密体制的加密技术和基于混沌理论的加密技术，这些方法因其背景技术不同而各有利弊’，有些研究者将这些加密技术互相结合，取长补短，进而得出了具有更多优点的研究成果。本论文的工作主要集中在高级加密标准（ＡＥＳ）算法和混沌映射在数字图像加密领域的应用研究上。ＡＥＳ性能相对稳定，安全性高，密钥的灵活性很强，并且适于软硬件实现，它对于强力

5、攻击、差分和线性密码分析有很强的抵抗力。但ＡＥＳ算法是基于一维数据流的加密提出的，直接应用在数字图像加密领域并不能体现出高效性。针对数字图像信息数据量大、冗余度高和像素间相关性强的特点，本文以ＡＥＳ算法思想为主，混沌映射为辅将两者的优势结合提出一种数字图像置乱方法。整个算法由初始化、异或和置乱三个部分组成。初始化部分利用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌映射和Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混沌映射对其初始参数条件的敏感依赖性，产生了六组具有良好随机性和复杂性的伪随机整数序列，是异或和置乱部分的前提条件；异或部分与ＡＥＳ中初始密钥加处理相类似，使用

6、随机整数序列构造随机矩阵对图像数据进行异或处理，目的在于扩散像素取值范围；置乱部分借鉴了ＡＥＳ中轮变换的部分原理，在随机整数序列的控制下完成图像数据的位置置乱和灰度置乱。我们对置乱效果和算法的安全性进行了定性与定量分析，结果表明这种新的置乱方法具有很好的置乱效率和算法安全性，同时克服了一些ＡＥＳ算法应用在数字图像加密领域的问题。为了能够在后续工作中完成一个便于集成的图像加密硬件模块，对本文提出的置乱算法进行了初步的硬件设计，设计出其流水线结构。使用Ｖｅｒｉｌｏｇ硬件描述语言对硬件设计的流水线结构进行ＲＴＬ级的代码描述；使

7、用仿真工具Ｍｏｄｅｌｓｉｍ进行了功能仿真。将硬件仿真与软件实验的结果相比较，证明硬件流水线设计正常工作，设计具有正确的逻辑功能，满足实时性要求。关键词：数字图像加密；ＡＥＳ算法；混沌映射；Ｖｅｒｉｌｏｇｎ基于麻级加密标准的图像冒乱方法研究及其硬件设计ＡｂｓｔｒａｃｔＮｏｗａｄａｙｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ，ａｎｄａｌｒｅａｄｙｂｅｃａｍｅａｈｏｔｔｏｐｉｃａｔｈｏｍｅａｎ

8、ｄａｂｒｏａｄ．ＴｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＤｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｓｈａｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂａｓｅｄｏｎＭｏｄｅｒｎｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＣｈａｏｓＴｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏ