wp系统基于混沌技术图像加密技术探究和实现

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1、WP系统基于混沌技术图像加密技术探究和实现　　【摘要】本作品是一个windowsphone操作系统下的图像加密软件。整套系统从以下三个方面解决隐私图像的加密和传输安全问题。（一）引入物理，工程领域的混沌学的基本原理，实现了高速图像矩阵加密技术。（二）采用基于用户滑屏轨迹所提取的特征值，获得了真随机种子，作为混沌系统的初始密钥组合，解决了混沌系统因为初始密钥易遭穷举攻击的缺点，从而一定程度上改进了混沌加密系统，实现了高效加密，并使之适合在手机等相对低速设备上运行。（三）通过将初始密钥保存到云端数据库，保证了密钥的安全传输。【关键词】手机

2、图像加密；混沌系统；真随机种子1.研究背景7大多数的科技产品不具备像人一样的流动性，而对于每个人来说，随身携带的信息技术产品大部分都是手机。因此，手机成为了随身携带的科学技术集成的平台。近年来智能机的高速发展可以证明这一点。随着手机中科技功能的增加，手机在同常生活中的重要性也逐渐加大，而手机中的数据的安全问题也随之日益突出。相比其它的科技产品，手机自身的安全性就相对差了很多。它的体积小，便于携带，但是丢失和被偷窃的概率大。它与使用者结合得非常紧密，使用者的很多个人信息都可以由它保存。因此，手机的遗失对于个人的损失不但是经济上的，也有将

3、个人隐私暴露于公众的可能性。这样，对手机中个人资料的保护需求，就显得尤其重要。2.项目方案设计本项目以手机中的图像加密技术为主要的研究主题，结合当前流行的windowphone智能手机操作系统，设计了一种适合在手机系统上运行的图像加密应用程序。主要功能设计大体可以分成4个部分，下文将做具体阐述。2.1用户滑屏轨迹特征值提取在加密图像前，用户需要在绘图区域随机的绘制一张图像。程序通过一套特征提取算法得到图像中的特征值，作为接下来混沌密钥矩阵的产生种子。2.2利用logistic混沌系统产生初始密钥利用已获取的初始密钥组合，经过去初始化处

4、理作为logistic混沌系统的初始参数。再经过一定的迭代、采样、HASH变换，最终得到和原图等长等宽的密钥矩阵，见公式2-1：（2-1）其中n*n代表原图的长和宽，可以不相等。这里表示密钥矩阵和原图像素矩阵的尺寸。72.3利用密钥矩阵对原图进行像素值和像素空间的置乱通过操作系统提供的API获取原图的像素矩阵，再利用已获得的等尺寸的密钥矩阵对原图的像素矩阵进行像素值的加密处理和Anlold像素空间位置的置乱，最终获得加密后的图片。通过操作系统提供的API获取原图的像素矩阵，再利用已获得的等尺寸的密钥矩阵对原图的像素矩阵进行像素值的加密

5、处理和Anlold像素空间位置的置乱，最终获得加密后的图片。2.4将初始密钥组合保存到云数据库本系统中，通过借助数据库技术进行初始密钥的上传和下载，加密后的图像能进行网络发送，并在异地进行有效解密。在本系统中用到的数据库为SQLserver关系型数据库。它是一种快捷、高效、安全等级很高的数据库，非常适合在WCF架构中作为云端数据库的部署。将SQLServer当作一个超文本传输协议（HTTP）侦听器，并且为网络服务中心应用软件提供一个新型的数据存取功能。3.具体实现步骤3.1滑屏轨迹特征值提取为实现轨迹特征值的提取，将相关代码封装成了一

6、个类库Gesturec.cs。整个特征提取过程分为以下三个部分：7（1）建立轨迹特征知识库：将一周360度分成8个区域块，分别以数字（0-7）代表。从而将用户的滑屏轨迹方向抽象成了不同长度的数字序列。预先在轨迹知识数据库中存入一定量的轨迹数字序列。（2）获取滑屏轨迹向量：通过timer控件每隔20ms获取一次当前屏幕接触点的坐标。通过和上一个20ms记录的坐标点进行三角函数计算，得到一个向量值a（x，y）。将

7、a

8、与标准的阈值长度对比。当

9、a

10、超过阈值时才则判断为有效阈值，将其加入轨迹临时数组。此方法可以避免用户滑屏时暂时停下而导致将

11、大量不用的轨迹向量加入轨迹临时数组的状况，从而保证了轨迹向量获取的有效性、操作性。（3）参数获取：将匹配得到的字符参数进行MD5变换得到一个随机字符序列，通过string_to_int（自己定义的函数，具有把字符串转化成数字的功能）转换成数字。至此，完成了用户滑屏轨迹特征值提取，成功获取到了混沌加密系统的初始密钥组合u和x。3.2混沌密钥矩阵的产生了能对原图像进行像素逐位的加密处理，需要在内存中构建一个与待加密原图像等尺寸的混沌密钥矩阵。具体的产生流程可以分为几个步骤。（1）去初始化：为进一步保证随机性，提高抗穷举，抗7分析能力。对由

12、滑屏得到的初始密钥带入logistic混沌方程，迭代1000次，并取第1001次的结果作为真实的密钥种子。这一步称为去初始化。（2）运行混沌系统：有了初始参数之后，这一步就可以开始产生一个混沌序列了。将初始密钥组合带入x