基于可Markov分割混沌系统的图像加密算法-论文.pdf

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1、第36卷第6期电子与信息学报V01．36No．62014年6月JournalofElectronics&InformationTechnologyJun．2014基于可Markov分割混沌系统的图像加密算法刘泉李佩碉章明朝隋永新杨怀江①(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春1300331(中国科学院大学北京100039)摘要：为了设计复杂度高、安全性好而计算代价小的图像密码算法，该文从一类新的具有Markov分割性质的混沌系统出发构造了此算法。首先，通过控制此混沌系统的

2、参数并配合时空混沌系统设计了一个密钥流发生器：然后，利用真随机数发生器产生的随机数来扰动系统的初始密钥，以动态生成图像的置换矩阵和加密密钥流；最后，通过利用不同群中的加法混合运算构造扩散函数以增加破译复杂度，以两轮迭代完成了图像加密过程。实验结果表明，此混沌系统产生的密钥流序列有比较好的统计特征，该算法可以破坏原始图像的特征，使得密文图像难以辨识。进一步分析可知，该算法可以很好地抵抗差分分析等其它已知攻击，效率高于一些基于超混沌系统设计的密码算法。此外，此算法计算简单，安全性高，易于实现，具有良好

3、的应用前景。关键词：图像加密；混沌；Markov分割；时空混沌中图分类号：TP309．7文献标识码：A文章编号：1009—5896(2014)06—1271．07DOI：10．3724／SP．J．1146．2013．01246ImageEncryptionAlgorithmBasedonChaosSystemhavingMarkovPortionLiuQuan~LiPei—yue①ZhangMing—chao①SuiYong—xin①YangHuai-jiang①(StateKeyLaborato

4、ryofAppliedOptics，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics)ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)(UniversityofChineseAcademySciences，Beijing100039，China)Abstract：Inordertoconstructahighcomplexity，secureandlowcostimageencryptionalgor

5、ithm，aclassofchaoswithMarkovpropertiesisstudiedandusedtobuildtheencryptionalgorithm．First，thekeystreamgeneratorisdesignedbytheMarkovChaoswithchangeableparametersandtheimprovedspatiotemporalchaos．Then，atrueuniformrandomnumbergeneratorisusedtodisturbthe

6、originalkeyofthealgorithm，whichcandynamicallychangethemixedmatrixandthekeystream．Finally，thediffusionfunctionisbuiltbytwoiterationsoftheroundfunctionwhichiscomposedofdifferentkindsofadditionsindifferentgroupstoincreasethecomplexityofdecipher．Theexperi

7、mentsindicatethatthekeystreampossessesgoodstatisticalproperties，andthecharacteristicoftheoriginalimageisbrokenwhichmakesthecipherimageundistinguishable．Thefurtheranalysisindicatesthattheproposedalgorithmcanresistsomeknownattackslikedifferentialattacks

8、)andtheproposedalgorithmismoreeficientthantheexistedalgorithmsbasedonsuperchaos．Additionally，theproposedalgorithmiseasytorealizeandcansatisfythesecurityandeficiencyrequirements，whichi~adicatespromisingapplications．Keywords：Imageencryption；Chao