基于动态S盒机制及其分块优化的块加密实时更新算法研究-论文.pdf

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1、第14卷第12期2014年4月科学技术与工程Vo1．14No．12Apr．2014l671—1815(2014)12—0066·07ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于动态S盒机制及其分块优化的块加密实时更新算法研究吴铭心(北京航空航天大学高等教育研究所，北京100191)摘要为了确定图像块加密算法中的S盒所能加密的最大分块数量；并能保证每个S盒在整个加密期间都可实时更新，提出了动态S盒和密文反馈机制。引入单一性距离，优化了每个S盒所能加密的最大分块数量。利用不同的S盒加密不同的分块，根据动态S盒机制形

2、成S盒集合，用该集合根据左循环移位置乱图像分块；再用不同的S盒根据替代一移位操作加密置乱分块。设计的密文反馈机制改变混沌映射迭代次数，增强每个S盒与明文图像之间的关系，确保本文算法可实时更新。MAT—LAB仿真结果表明：动态S盒的非线性很高；且与其他算法相比，算法可实时更新，其安全性最高，密钥空间大，抗攻击能力强。关键词动态S盒分块优化密文反馈非线性实时更新中图法分类号TP391．41；文献标志码A随着计算机网络技术的不断发展，网络信息的乱加密算法，将混沌理论引入到s盒标准图像置乱保密性越来越受到人们的关注。图像作为人们Ft常算法中，并对该加密算法研究，仿真实验结果表明该

3、信息交流中最为直观的载体，带给人们的诸多便算法的安全性较高，有较强的抗剪切能力。杨杨等利¨J。但是，也存在着隐患，主要是因为图像涉及人提出了一种基于耦合映像格子的分组图像加的信息很多，在网络的传输中易被窃取，给人们带来密算法，在每一轮中，采用不同的耦合映像格子来生了极大的麻烦。因此，确保图像信息的安全可靠传成s盒，实验结果表明该算法生成的s盒能够大幅输就显得非常重要。加密技术就是最佳选择。但由度提高算法的安全性，加密效果好，而且能够恢复受于经典加密算法没有考虑到图像的大数据容量、高损的密文图像。TangG等人提出了基于离散混冗余度等固有特点，因此，这些算法并不适用于图像沌

4、映射的s盒生成算法，该算法可以通过迭代混沌加密。但随着混沌加密理论及实际工程应用的不断映射或者使用不同的初始参数来生成s盒，仿真实发展，为图像加密技术的提供了新方向。混沌系统验结果显示该S盒具有良好的加密性能。Majid由于具有很好的伪随机性、多个Lyapunov指数、相Khan叫等人设计了一种基于混沌LORENZ系统的空间极其复杂等特征，其生成的代码具有很强抗攻强劲S盒构造技术，这种S盒能够有效地消除了在击能力以及较强的敏感性j，非常适用于图像加置乱一扩散结构中需要使用独立的密钥等不足，生成密领域。一般来说，基于混沌理论的图像加密算法的S盒具有理想的非线性性能，实验结果

5、显示了该s盒非常适用于加密技术领域，能够显著提高加密主要包括两大类：密码流和块加密。在密码流中，主系统的安全性。要是从混沌系统获取一组伪随机数来掩蔽初始图像虽然将s盒引入到图像加密系统中，在一定程像素。块加密则主要通过替代和移位操作来加密像度上能够改善加密系统的安全性，但是这些加密算素块，且加密时所用的参数与混沌系统密切相关，能够显著增强加密系统的安全性。s盒是块加密技术法所使用的s盒都是固定的，在整个加密过程中都是使用同一个s盒对所有的分块进行加密，算法无的核心，在传统的块加密技术中得到了广泛的研究，法动态更新，使得加密系统的安全性仍然不高，抗攻成为当前图像加密技术领域

6、内的研究热点。如王击能力较弱，且其密钥空间较小。德等人提出了一种基于混沌理论的s盒图像置为了解决上述不足，现设计了一个动态s盒生成机制和密文反馈机制，提出了动态s盒及其分块2013年11月6日收到，12月5日修改国家863计划(2009AA01Z333)资助优化的块加密更新算法。使用动态s盒能够有效地作者简介：吴铭心(1975一)，男，博士，高级工程师。研究方向：图像克服固定5盒结构块加密系统的不足；根据密文反处理、教育信息化。E—mail：WuMingxin@126．COB。馈机制能够改变混沌映射迭代次数，增强每个s盒12期吴铭心：基于动态S盒机制及其分块优化的块加密实

7、时更新算法研究71高度安全的加密系统应该要消除这种相关性以确保了动态s盒及其分块优化的图像块加密更新算法；抗击统计攻击。随意择取2000对相邻像素点，根嵌入单一性距离，优化了每个s盒所能加密的最大据下列方程计算r分块数量，该最大值为7。该算法是利用不同的s盒加密不同的分块；并用密文反馈机制改变混沌映[—E(x)][Y一E(y)]射迭代次数，确保本文算法可实时更新，提高加密系统的混乱与扩散性能。仿真实验结果显示了本文更新算法的优异性。(19)参考文献E(X)=X(20)／7,1KansoA，GheblehM．Anovelimag