【摘 要】
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复杂的网络环境中存在许多安全漏洞,将数据加密后传输可以有效保护数据信息。图像数据所含信息量较大,若使用标准的AES算法加密则需要大量的安全密钥,而且具有较大的计算复杂度。混沌系统具有对初始值高度敏感的特点,可以产生足够多的安全秘钥。DNA序列能够承载大量的图像信息。本文在研究了混沌理论和DNA编码技术的基础上,提出了两种新的图像加密方案。第一种加密方案介绍了一种四维超混沌系统,其可以得到2225大
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复杂的网络环境中存在许多安全漏洞,将数据加密后传输可以有效保护数据信息。图像数据所含信息量较大,若使用标准的AES算法加密则需要大量的安全密钥,而且具有较大的计算复杂度。混沌系统具有对初始值高度敏感的特点,可以产生足够多的安全秘钥。DNA序列能够承载大量的图像信息。本文在研究了混沌理论和DNA编码技术的基础上,提出了两种新的图像加密方案。第一种加密方案介绍了一种四维超混沌系统,其可以得到2225大小的安全秘钥。提出了一种置乱-扩散-置换结构的加密方案。该方案的第一部分利用Arnold映射打乱像素点的排列规则,隐藏相邻图像的关联信息。第二部分借鉴Feistel网络的思想,设计了一种轮结构的扩散算法。每一轮操作中只有一侧数据被加密,但受到未加密一侧的干扰,这种结构的好处是加密和解密步骤相同。第三部分执行一维随机置乱,再次扰乱像素点的排列组合。最后进行实验测试,结果表明该加密方案能够有效抵抗多种典型的攻击。第二种加密方案将一维的Logistic和Sine混沌映射级联扩展到三维。性能评估表明,该混沌系统具有良好的遍历性和轨道不确定性。提出了一种DNA随机编码方案,其编码规则严格依赖于混沌序列,充分利用了混沌映射的随机性。进一步提出了一种新的图像加密方案,采用了置乱-正向扩散-逆向扩散的加密结构。仿真结果表明该方案能有效地抵抗多种典型攻击,特别是在抗差分攻击和抗剪切攻击上有良好的表现。
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