新一维组合混沌系统及加密特性研究.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2叭6年第2期(总第196期)新一维组合混沌系统及加密特性研究李娟霞1，孙会明2，陈薇2(1．河西学院物理与机电工程学院甘肃张掖，734000)(2．西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安，710054)摘要：提出了一种新的产生一维混沌系统的组合结构，以此结构设计了两个新一维混沌系统，通过绘制Ly印unov指数图和分岔图研究了两个新混沌系统性能，研究结果表明，此结构生成的一维混沌系统具有混沌范围广、混沌区间连续、混沌序列分布均匀、系统Lyapunov指数高和可控参数多等优点。采用谱熵算法和c。算法对新系统产生的混沌

2、伪随机序列复杂度进行了分析，结果表明，基于提出的组合结构获得的新系统为广域高复杂度混沌系统。最后，为了展示新系统在信息安全方面的应用，设计了一简单的图像加解密算法；实验结果表明，新系统生成的混沌伪随机序列具有更好的加密特性。关键词：混沌；复杂度；图像加密；统计分析；相关系数中图分类号：TP309．7文献标识码：ADOI编码：10．14016／j．cnki．10叭一9227．2016．02．007Abstract：ThispaperproposesanewstmcturefornewlDchaoticsystem．Twonew1Dcha

3、oticsystemisdesignedbythestlllcture．StudiedthenewsystemofchaoticbehaviorbyplottingLyapunovexponentandbifhI℃ationdiagram．Theexperimentresultsshownthatthestmctureisabletopmducemanynew1Dchaoticsystemswithlargerchaoticranges，chaoticsequencedistributionunifo肿，morehighLy印unov

4、exponentandmorecontmUableparameters，etc．Toanalyzethecomplexityofchaoticpseudo—mndomsequences，CoandspectmlentI．opy(SE)algorithmisusedtoanalyzechaoticpseudo—randomsequencesgeneratedbythenew1Dchaoticsystem．Toinvestigateitsap—plicationsininfbnTlationsecurity，asimpleimageenc

5、Iyptionalgorithmisproposed．Theexperimentresultsshownthatthechaoticpseudo—randemsequencesofnewchaoticsystemhasbetterencryptionper。fb肿ance．Keywords：Chaos；Complexity；ImageEncryption；StatisticalAnalysis；CorrelationCoemcient0引言混沌系统对参数和初始值具有很强的敏感性，混沌系统通过控制其参数和初始值就可以很方便的产生不同的伪

6、随机序列；因此，混沌系统在不同领域的应用引起了很多研究者的关注；特别在信息安全方面的应用，混沌系统展示了极其优越的性能‘“”1。现存的混沌系统主要分为两类：一维混沌系统和高维混沌系统。一维混沌系统通常含有一个变量和比较少的参数¨4’9]，例如Logistic、sine、Tent映射等¨’2。，它们的结构和}昆沌轨迹相对简单；随着混沌信号估计技术的发展，当很少的信息被获取之后，一维混沌系统的轨迹就有可能被识别，进而获得系统的初始值和控制参数值，这些缺点限制了一维混沌系统在安全领域的应用；已有文献研究指出，几种基于～维混沌映射图像加密算法

7、是不安全的¨⋯。高维混沌系统至少有两个变量哺。9]，与一维系统比较高维混沌系统具有更复杂结构和混沌行为；这些特点使高维混沌系统轨迹变得很难预测；然而，高维系统因其具有复杂结构，使实现变得相对复杂，这使高维系统应用也受到一定限制。研究表明，一维混沌系统普遍存在LE(LyapunovExponent)低，而且一维混沌系统存在混沌区间小、混沌区间不连续和混沌序列分布不均匀问题⋯。研究如何通过有效方法获得混沌区间宽、混沌区间连续、}昆沌序列分布均匀且具有高LE的一维混沌系统有很高研究价值。高LE意味着系统对初值敏感性高，以此来设计加密系统可以

8、保证较高密钥敏感性；混沌区间宽则对应加密系统具有更大的密钥空间；混沌区间连续可以避免密钥选择在周期收稿日期：2015—10一11作者简介：李娟霞(1978一)，女，甘肃张掖人，讲师，硕士，主要研究方向为机电控制、计算机测