基于复合混沌的视频加密算法

论文摘要

随着近代科技的发展,互联网技术在医疗、教育、商业甚至是国防领域得到了越来越广泛的应用,尤其数字图像,以其生动直观、视觉冲击力强等特点获得广泛关注。但是互联网又是一把双刃剑,人们在享受它带来的极大便利时,也要面临数据传输安全问题,因此对图像进行加密是解决此类问题的关键技术之一。混沌因其与密码学具有天然的相似性,如其针对初始值特别敏感、混沌序列存在较好的遍历性、随机性等各种特征,以及混沌与密码学密钥的不确定性相吻合,理论特征上的关联性让二者结合,结果令其在图像领域的加密效果将比传统的加密方式更加优秀,因此混沌在安全领域迅速得到广泛应用,成为解决图像加密问题的新方向。本文致力于设计一个基于混沌的视频加密传输系统。首先,分别阐述了密码学理论和混沌的原理,阐明将混沌原理应用到数字图像加密领域会得到广泛的应用,但是因为计算机精度的限制,也会减少混沌序列的随机性。为了更好的处理上述问题,本文提出双重混沌混合加密算法以改善该类问题,更加快速获得较为安全的数据。首先,针对单混沌加密系统的最大特征,安全性不高、密钥空间不大等突出问题,在这篇文章中引入了一种基于1D混沌和3D混沌混合的针对图像进行加密的算法,先迭代构成了两组Logistic混沌序列用来对上述像素进行置换,同时形成Bao系统的初始值,然后在这里借助于明文像素值和Bao系统等共同产生作用来对像素进行替换和扩散的混沌序列,最后要借助于解密公式对明文图像进行加密和解密。复合混沌加密算法的引入从一定程度上令混沌序列的随机性有所增强,同时也令密钥空间有所增加,令加密系统的安全性明显提升,使得上述算法中的性能指标明显有所提升。第二,为了可以不但借助超混沌动力学特征比较复杂的优势,同时也确保加密速率,本文提出了2D超混沌与3D混沌混合的算法对图像进行加密。Kawakami超混沌系统中所形成的混沌序列的主要功能就是置换,置换引入了当前像素只与其位置之后的像素加以交换的形式,只需一轮置换就可以产生良好的效果;同时利用线性反馈移位寄存器和字节重组,动态生成3D吕系统初始值,并利用其进行字节替换,使加密参数的设计变得更加复杂。最后在两台计算机上开展了测试,完成了对传输的加密和解密实验工作,并且该算法的抗攻击能力较强且加密速率较快。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张运鹏

导师: 刘志镜,魏占祯

关键词: 复合混沌,图像加密,替换和扩散,实时加解密

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 西安电子科技大学

分类号: O415.5;TP309.7

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001914

总页数: 85

文件大小: 6592K

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标签：复合混沌论文;  图像加密论文;  替换和扩散论文;  实时加解密论文;