一种基于Logistic映射的混沌图像加密算法-论文.pdf

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1、电脑编程技巧与维护一种基于Logistic映射的混沌图像加密算法严春来(攀枝花学院数学与计算机学院，四川I攀枝花617000)摘要：为了保证数字图像在网络传输中的安全性和可靠性，提出了一种基于Logistic映射的混沌图像加密算法，并对其安全性进行了分析，包括密钥空间分析、敏感性分析和信息熵分析。算法以Matlab8．0仿真实现，实验结果证明了该加密算法具有较高的安全性。关键词：混沌；图像加密；Logistic映射；密钥空间AChaoticImageEncryptionAlgorithmBasedonLogisticM

2、apYANChun-lai(CollegeofMathematicsandComputer，PanzhihuaUniversity，SichuanPanzhihua617000，China)Abstract：Inordertoensurethesecurityandreliabilityofdigitalimagewhentransferredonthenetwork，animageencryp—tionalgorithmbasedonchaoticLogisticmapwasproposed，andthesecuri

3、tyofthisalgorithm，includingkeyspace，statisti—calanddifferencewasanalysed．ThealgorithmwasimplementedintheMatlab8simulation，andtheexperimentalresultsshowedthatthesecurityoftheencryptionalgorithmwashigh．Keywords：chaos；Imageencryption；Logisticmap；Keyspace在过去几十年里，信息安

4、全领域越来越重视网络传输中的机密数字图像或视频的安全性，以防止遭到第三方的攻击。由于操作速度慢、复杂、不能处理不同数据格式等因素．许多加密算法通常都不适用．如私人密钥加密法(DES或Blow—fish[)和公用密钥加密法(RSA或E1一Gamalf21)等。目前，由于混沌系统对初始条件和参数的敏感性及其类噪声特性，使图1初值敏感性得混沌理论一度成为非线性科学领域的热点问题之一日，并且2图像加密和解密算法越来越多地被应用到保密通信系统的设计中。虽然基于混沌该加密算法包括3个主要步骤。第一步用于生成混沌序理论的图像加密算法

5、多种多样，但是基本上都可以归纳为同列．第二步混淆像素值，第三步重组像素位置后生成所需的一个框架[451：首先，利用混沌映射对像素位置进行置乱；其次，加密图像。假如f为一张大小为MxN的图像。以f(i)表示f使用类似CBC等加密模式对每一个像素值进行加密；最后，的像素，其中i∈[1,M]J∈[1，n】。现在，以f(iJ)表示图像f重复前两个步骤直到加密结束为止。然而，考虑到计算的复像素位置(i，i)处的灰度值。Logistic映射的初始条件从256位杂性和安全强度等因素，有些记载的加密算法要么是效率低，(32个字符)的密

6、钥中得出，以ASCII的形式表示时，为K=要么是能力差。在文中，提出了一种基于混沌Logistic映射的K。K2K，⋯一K，：(表示第i位密钥位置上的8位密钥字符)。新型图像加密方案。对于原图像的初始值而言，在适当的初Logistic映射的初始条件值表示为：始条件下。所提出的方案按照Logistic映射对像素值进行随机：32变化。接着，使用Logistic映射的混沌序列，进行像素重组。=∑mod(K×10s,1)r2、算法采用32个字符(256位)的密钥，以生成Logistic映射的』=l、初始条件。下面探讨加密算法的

7、各个步骤。步骤1：将大小为MxN像素的图像转换成Pi={P，P2，P，1混沌系统及Logistic映射⋯⋯P}的阵列，其中i=l，2，3，⋯⋯，n，n=MxN。然后利用混沌现象是在非线性动力系统中出现的确定性类似随机，求模运算的方法，将像素值转换为0到255范围内的无符号的过程，这种过程既非周期又不收敛。一种被广泛应用的混整数。沌系统是Logistic映射[6,81，其定义如下：⋯=~-x(1一Xl1)(1)其中x∈(0．1)，r∈(0．4)，r值确定后，由初值xo在Logistic基金项目：湖北省教育厅科研项目(B2

8、0110807)。映射的作用下产生序列x。Logistic映射对r值和初值x0具有作者简介：严春来(1983一)，女，硕士，研究方向：图形图敏感的依赖性。对于不同的r值，Logistic映射呈现不同的特像处理、网络多媒体。性。Logistic映射混沌特征如图1所示收稿日期：2013—12—11<与矗