基于混沌理论并引入时变参数的图像加密技术

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1、2012年08月吉林电力Aug．2012第40卷第4期(总第221期)JilinElectricPowerVo1．4ONo．4(Ser．No．221)基于混沌理论并引入时变参数的图像加密技术ImageEncryptionTechniqueBasedonChaosTheorywiththeIntroductionofTimeVaryingParameter褚影，王晓曼，孟醒，刘鹏，韩志强(1．长春理工大学，长春130022；2．空军大连通信士官学校，辽宁大连116600)摘要：针对单一离散混沌映射在计算机有限精度下存在的退化问

2、题以及密钥空间小、安全性低等缺点，提出了一种基于时变参数的混沌图像加密算法。该算法由Chehyshev映射和Logistic映射级联而成，利用一级Chebyshev混沌模型生成的混沌序列作为二级Logistic映射的控制参数，进而生成混沌二维变换矩阵并完成图像的置乱和像素替换。方案中利用系统时钟信息作为时变密钥来锁定两个混沌映射的初始参数，达到了“一次一密”。由于采用一级混沌序列扰动二级混沌参数，使二级混沌序列在不同的状态空间来回迁移，以此解决了数字化混沌序列有限精度效应问题。仿真实验表明该算法具有良好的加密效果，密钥空间大

3、，速度快，安全性高。关键词：图像加密；时变参数；混沌映射；密钥Abstract：Fortheshortcomingsofsinglediscretechaoticmapdegradationunderlimitedcomputeraccuracy，littlecipherkeyspaceandlowsecurity，acryptographicalgorithmbasedontimevaryingparametershasbeenproposed．ThealgorithmiscomposedofChebyshevmappin

4、gandLogisticmapping，usingaChebyshevchaoticmodeltogenerateachaoticsequenceasatwostageLogisticmappingcontrolparameter，andgeneratingachaotictwo—dimensionaltransformmatrixandimagescramblingandpixelreplacement。Theschemeadoptssystemclockinformationasatime—varyingkeystOlo

5、ckthetwochaosmappingofinitialparameters，whichcouldrealize”onetimeonceencryption”．Duetotheadoptionoflevel1chaoticsequencetodisturbancelevel2chaoticparameter，thetWOstageofchaoticsequencesindifferentstatespacereturnmigration，SOastosolvetheproblemofdigitalchaoticsequen

6、cesoffiniteprecisioneffect．Thesimulationexperimentsshowthatthealgorithmhasgoodencryptioneffectwithlargekeyspace，highspeed，andsafety．Keywords：imageencryption；time—varyingparameters；chaosmapping；secretkey中田分类号：TP309文献标志码：A文章编号：1009—5306(2012)04—0018一O4随着计算机技术、通讯技术和网络

7、技术的飞速混沌理论最早于20世纪6O年代由美国气象学发展，图像数据的加密传输受到普遍重视。传统的家Lorenz提出【4]。由混沌系统产生的混沌信号具有图像加密方法均基于密码概念[1]。这种加密方式，拟噪声、宽带、连续频谱以及对初始条件非常敏感性图像加密／解密过程具有巨大的计算复杂度。在数字等特征。因此，能提供数量众多、类随机、非相关而又图像的置乱方面比较典型的算法有Arnold变换r3]、确定的伪随机序列，其结构复杂，难以分析和预测，幻方、Hilbert曲线、Standard变换等。但由于这几种因而在密码学，保密通信等信息安

8、全领域得到广泛算法的密钥空间小，只要知道加密算法，按照密文空的应用。目前基于一维混沌系统的图像加密方案备间的任意一个状态进行迭代，都会在有限步内恢复受欢迎，如Logistic映射[5]，Chebychev映射[6]，然出明文(即要传输的原图像)，因而安全性较低。为此而从密码学的角度分析，一