文摘

实现安全传输的图像,基于拉丁方的混沌图像加密算法和随机变化。算法由四部分组成:密钥生成、像素匆忙,像素替换,有些匆忙。首先,关键是产生的纯图像提高加密方法的敏感性。其次,每个像素在图像矩阵的每一行向右移动周期性,反过来,改变图像像素的位置,实现像素位置加扰。然后,256阶拉丁方阵组成的混沌序列作为一个查找表,和更换坐标计算基于图像像素值和混沌序列值,更换相应的坐标图像矩阵中的元素。最后,分解图像矩阵的bitplane结合成低廉的矩阵,争夺两个矩阵,分别与拉丁方阵,重组炒低廉的矩阵,将其转换为十进制获得密文图像。在该加密方法,所有使用的拉丁方阵产生混沌序列,进一步提高生成的拉丁方阵的复杂性和提高算法的安全性。实验结果和安全分析表明,该算法具有良好的安全性能和适用于图像加密。

1。介绍

随着现代通信技术的迅速发展,越来越多的数字图像在社交网络上传播。这些图像携带的个人信息。因此,如何保护这些私人信息已成为一个研究热点<一个href="#B1">1]。由于强烈的内在特征图像的相邻像素之间的相关性和高冗余,一些传统的加密方法,如数据加密标准(DES)或高级加密标准(AES)不适合执行数字图像加密,因为传统的加密算法加密数字图像(时效率低的缺点<一个href="#B2">2]。

因为混沌系统的一些特点非常适合于图像加密算法的发展,如对初始条件的敏感性、不可预见性,和遍历性,在当前提出的图像加密方法,混沌系统已经广泛的应用[<一个href="#B3">3- - - - - -<一个href="#B5">5]。王(<一个href="#B6">6)提出了一个基于一维混沌系统的图像加密方法,改善了结构的控制参数和一维混沌映射的敏感性和改进的能力抵抗差分攻击。周(<一个href="#B7">7)结合现有的两个一维混沌映射,提出了一种新的一维混沌映射,提高了性能对各种攻击。然而,一些固有的缺陷一维混沌映射,如相对简单的结构,用于小,很难消除。相比之下,高维混沌系统有更复杂的动力学和遍历性高,所以人们将高维混沌系统应用到图像加密(<一个href="#B8">8- - - - - -<一个href="#B10">10]。氮化镓(<一个href="#B11">11)提出了一种彩色图像基于高维混沌加密算法和三维位平面布置,可有效抵抗已知明文攻击和选择明文攻击。张(<一个href="#B12">12)提出了一种新的3 d矩阵置换算法,加密方法开发了一个新的基于陈系统替代方法提高匆忙过程的随机性。然而,加密方案是容易选择明文攻击。基于高维混沌图像加密算法常常争夺得到图像的像素索引向量的混沌序列。这些匆忙的安全方法只取决于索引向量,因为攻击者可以分析密文图像之间的区别和普通的形象。获取索引向量的关系导致匆忙操作是无效的。

近年来,由于性能优良拉丁方的图像加密方法,它已得到研究者的广泛关注。拉丁方是一个特殊的方阵与一致性。香农首先指出拉丁方和密码学之间的关系<一个href="#B13">13]。拉丁方格有一些好的特性,非常适合于图像加密:拉丁方格的数量是巨大的,10的拉丁方格的数量<年代up>th订单大约10<年代up>37,所以它用于很大,可以防止暴力破解攻击。拉丁方有一个统一的直方图,这意味着使用拉丁方的图像加密可以有效地抵抗统计分析。因为拉丁方的良好特性,吴(<一个href="#B14">14)提出了一个对称的加密算法,设计了一个新的一样出现2 d substitution-permutation网络。这个网络维护好混乱和扩散特征,同时与额外的容错。Panduranga [<一个href="#B15">15使用混沌系统和拉丁方构造图像加密方法,后来了由艾哈迈德·m·和·艾哈迈德·f·[<一个href="#B16">16]。

针对混沌系统的特点和拉丁方阵,一个图像加密算法(lsr)基于拉丁方设计和随机变化。算法分为四个部分:密钥生成、像素匆忙,像素替换,和匆忙。拉丁方块都是由混沌序列,进一步增强了拉丁方格的复杂性。像素不规则部分,循环移位的像素步长由混沌控制序列,使像素分布更随机。256 -阶拉丁方阵的直方图是均匀分布的;使用它作为一个查找表来代替像素可以有效地增加密码的香农熵的形象。同时,图像像素值和圆形的混沌序列共同计算取代像素的坐标,这有效地提高了算法的随机性,通过拉丁方阵争夺图像的位平面矩阵来提高算法的安全性。图像加密密码的安全分析表明,该光敏电阻算法具有良好的安全性能,适合实际应用。

本文的其余部分组织如下:在部分<一个href="#sec2">2拉丁方阵的相关概念,介绍了混沌系统。部分<一个href="#sec3">3光敏电阻的方法给出了详细的方案。部分<一个href="#sec4">4分析了该方法的安全性。最后,给出了结论部分<一个href="#sec5">5

2.1。拉丁方

著名的数学家和物理学家欧拉使用拉丁字母的符号元素在拉丁方,和拉丁方而得名。对于一个<我>N×<我>N矩阵只有<我>N不同的元素,每个元素只有一次出现在任何一行或一列,这个矩阵被称为拉丁方阵。拉丁方阵的应用是双重控制图像矩阵的行向量和列向量促进像素的均匀分布,提高像素矩阵之间的平衡。图<一个href="//www.newsama.com/journals/cin/2021/2091053/fig1/" target="_blank">1显示了拉丁方块用不同的符号集的例子。