基于多混沌系统的双图像光学加密算法

为了扩展双图像光学加密算法的密钥空间,克服双随机相位加密系统中随机相位掩模作为密钥难于存储、传输和重构的问题,突破传统图像加密的研究思路,提出了一种基于多混沌系统的双图像加密算法,构造了光学加密系统。系统增加混沌系统参数作为密钥,利用混沌加密密钥空间大和图像置乱隐藏性好的特点,构建基于Logistic混沌映射的图像置乱算法,利用Kent混沌映射生成的伪随机序列构造出一对随机相位掩模,分别放置在分数傅里叶变换光学装置的两端,图像经加密系统变换后得到密文。数值仿真结果表明,算法的密钥敏感性极高,能够有效地对抗统计攻击,具有较高的安全性。     

一种基于时滞混沌的加密算法

基于半导体激光时滞混沌映射,提出一种新的加密算法.用Ikeda方程产生的二进制序列掩盖明文,对明文块做依赖于密钥的置换,并用传统的混沌加密方法加密.在每一轮加密过程中,都会用一个与混沌映射、明文和密文相关的随机数对时滞项做微扰,以提高算法的安全性;状态转移函数不仅与密钥相关,而且与本轮输入的明文符号以及上一轮输出的密文符号相关,有效地防止了选择明文/密文攻击.仿真实验表明,该算法可行、有效.     

基于混沌映射的图像快速加密改进算法

针对当前的三维混沌映射加密算法存在安全性不高,加密速度慢以及密钥空间小等不足,提出了一种新的三维混沌映射图像加密算法;首先利用快速置乱方法置乱初始图像,以改变像素位置;利用三维Chen系统结合像素值变换函数所生成初始外部密钥迭代三维混沌映射,得到一个序列,由此根据混淆机制对置乱图像像素值进行混淆;改变外部密钥,再迭代计算三维混沌映射,得到三元一维伪随机数组,借助密钥流机制量化该数组,得到新数组,由此根据扩散机制对混淆后的像素进行扩散处理;采用酷睿3.5 GHz双核CPU的PC机和MATLAB仿真平台,输入256×256的明文图像实验,置乱100次所用时间为78.67 s,在灰度平面内其相关性约为-0.001 652,表明该算法高度安全,密钥空间巨大,加密速度快,用于图像快速加密是可行、有效的。     

混沌加密的虹膜识别系统的安全性

提出了针对特征码的单向耦合映像格混沌加密系统,以及Arnold变换与单向耦合映像格混沌系统相结合对虹膜信息进行加密的复合混沌加密系统.利用Arnold变换置乱并混淆虹膜图像,通过镜像解决零点不变性问题,最后通过单向耦合映像格混沌系统实现加密.实验表明本算法密钥空间大,统计特性好,密钥敏感性强,加密速度快,平均加密时间70 ms.     

基于动态混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络

提出了一种基于混沌映射的三维加密正交频分复用无源光网络保密通信系统.该系统通过相关性检测锁定收发端混沌系统参数,实现收发双方混沌系统同步;并利用同步混沌系统生成密钥,实现符号扰动以及二重子载波加密.该加密方案的密钥空间超过10~(86),能够有效对抗穷举攻击.实验实现了13.3 Gb/s基于64进制正交幅度调制的加密正交频分复用信号在25 km标准单模光纤中的传输,并完成了信息的有效解密.     

一种基于遍历性的混沌加密新算法

分析了E.Álvarez密码系统的加密方法及其弱点,在此基础上给出了一种基于遍历性的混沌加密新算法。即以混沌系统的控制参数和初始点为密钥,迭代混沌映射以便产生一个比特链,在该比特链中搜索明文分组,记下迭代次数作为密文分组。新算法避免了E.Álvarez密码方案中的若干弱点,增强了密码系统的安全性。最后通过对Logistic映射的仿真研究,验证了新密码系统满足密码学中的混淆和散布特性,并进而阐明了新密码系统的有效性。     

压缩图像的三维混沌加密算法

为保证数字图像的安全性,提出了一种压缩图像的三维混沌加密算法。该算法是通过对已压缩的数据流进行加密而实现的。首先采用基于小波的Contourlet变换的类等级树集合分割(SPIHT)编码算法对明文图像进行压缩,得到压缩数据流,然后将压缩数据流映射为一个三维位矩阵;利用Lorenz混沌映射产生混沌序列,并对其进行预处理得到比特值序列,根据比特值序列对上述三维位矩阵进行置乱和替代操作;将置乱和替代后的位矩阵重新映射为数据流,并对其进行解码和反变换操作,得到加密后的压缩图像。实验结果表明,产生的比特值序列具有较好的随机性,加密算法的密钥空间很大,对密钥非常敏感,子密钥和明文有关,能有效抵抗已知明文攻击,结合压缩技术,能有效提高存储和传输效率。     

基于超混沌DNA计算优化OTP算法的文本图像加密算法

针对一次一密加密(OTP)算法存在3个缺陷而严重影响其在实际加密系统中可靠性的问题,提出了基于超混沌DNA计算优化OTP的文本图像加密算法;首先分析了原始OTP算法中密钥序列的3种缺陷(使用次数受限、占用长度过长、真随机且不可预测);然后,基于Logistic超混沌映射及DNA计算理论,提出了改进OTP算法的文本图像加密方案;最后,在二进制数据文本及图像上的加密实验验证了所提算法的有效性及可靠性;实验结果表明,利用文章算法加密后的图像相关系数明显降低,甚至接近0,针对不同文件大小使用256位密钥的平均加密、解密时间远低于OpenSSL-AES算法。     

一种新的数字图像加密算法

利用混沌原理,提出了一种新的二维可逆混沌映射,通过对图像的拉伸和折叠处理,实现了图像的混沌加密。首先按照扫描与插入原则将原始图像拉伸为一条直线,然后按照原始图像的大小,将直线折叠为一个新的图像。映射包括左映射和右映射两个子映射,将密钥设计为二维混沌映射的左映射和右映射的组合。仿真结果表明,图像在加密与解密前后没有信息缺失,且具有较好的安全性。     

基于双混沌系统的大数据环境并行加密算法设计 

为了克服大数据在采用串行加密方式时具有的加密效率低的问题,设计了一种基于双混沌系统的大数据环境的并行加密算法。首先,在对经典的Map-Reduce分布式并行计算框架进行研究的基础上,设计了大数据环境的并行加密模型。然后,设计了改进的Logistic映射和Tent映射构成双混沌系统,在此基础上,设计了Map函数、Sort函数和Reduce函数实现并行加密,在Map函数中通过Logistic映射和Tent映射的不断迭代计算加密密钥或解密密钥,实现明文到密文或密文到明文的转换,在Sort 函数对由Map函数输出的键值对进行排序并剔除重复的数据块,在Reduce函数中对加密后的密文数据块或解密后的明文数据块进一步合并构成输出数据,并生成Logistic映射和Tent映射的迭代次数初始值并保存在历史数据信息中。仿真实验表明：文中设计的基于双混沌系统的Map-Reduce并行加密模型能高效地进行数据加密或解密,能提高数据安全性和加密效率,具有较强的可行性。     

基于混沌的改进双随机相位编码图像加密算法

针对菲涅耳域双随机相位编码提出的一种改进图像加密系统。该系统通过预先将原图像编码为相位信息克服了原算法对第一块相位模板和第一次衍射距离不敏感的缺陷。在双随机相位编码模块后基于复值图像振幅及相位替代的再次加密,使得加密图像像素值分布更为均匀。另外,改进算法引入三种不同的混沌系统来生成所需要的随机模板,借助于混沌系统的非线性性、初值敏感性,加密系统在减小密钥体积的同时增大了密钥空间、增加了系统的复杂性。仿真实验对算法进行了有效性分析、统计分析以及密钥敏感性测试,结果表明改进的算法有效提升了原算法的安全性。     

利用时空混沌同步进行数字加密通信

提出一种利用时空混沌同步的计算机网络数字加密通信方案,并用软件实现了语音双工实时密码通信.在该方案中,收、发端两个单向耦合映射格点(OCOML)系统被同一混沌信号所驱动而达到同步,其时空混沌输出信号分别用作加密和解密的密钥序列,OCOML的耦合参数为系统的主密钥.系统的主要优点是传输效率高,便于用软件实现实时通信,且通信的安全性获得了改善. 关键词： 时空混沌同步 密码系统 传输效率     

一种基于保守混沌的密钥分发协议及图像加密算法

耗散混沌系统可以通过时滞嵌入法重构混沌吸引子,因而耗散混沌在基于混沌的信息加密技术中存在一定隐患.针对这一问题提出一种基于保守混沌的密钥分发协议及图像加密算法,该算法将图像数据通过Hash算法转换为保守混沌系统的初始值,形成一次一密的加密结构.然后利用保守混沌信号结合密钥分发协议生成二进制密钥流,该过程由发送方和接受方...     

一种基于混沌的带密钥Hash函数的碰撞问题及分析

指出了一类基于混沌映射构造带密钥单向hash函数算法的碰撞问题,并对其产生的机理进行了初步分析,给出了数字化混沌序列非奇异的定义,证明了数字化混沌序列非奇异的充要条件,并分析了变参数离散混沌动力系统数字化后序列的周期性.分析结果表明这类算法产生碰撞的原因是其对混沌映射的数字化导致混沌序列的奇异性,因此必须谨慎选择混沌映射的数字化方法以保证混沌序列的非奇异性. 关键词： 混沌 带密钥散列函数 碰撞 非奇异性     

基于光场成像原理和混沌系统的多图像加密方法

针对现有光学加密方法对加密系统要求高、受器件性能限制、加密效率低、解密图像易失真的局限性,提出一种基于光场成像原理和混沌系统的多图像加密方法.该方法利用混沌系统随机生成光场成像系统的个数与系统参数,并在计算机中构造出相应的多个光场成像系统;将多幅待加密图像拼接后置于光场成像系统中依次计算得到光场图像,通过提取光场图像的多幅子孔径图像并进行拼接,实现多幅图像的快速加密.解密过程为加密过程的逆过程.该方法将计算成像的方式引入加密过程,使加密不受硬件条件的限制,易于实现.实验结果表明,提出的算法密钥复杂度低,易于传输;对噪声有较好的鲁棒性,密钥空间大,密钥敏感度高,安全性好;加密效率高,解密图像无损失.在需要大量图像进行安全传输的领域具有广泛的应用前景.     

基于现场可编程门阵列技术的混沌数字通信系统——设计与实现

提出了基于IEEE-754标准和现场可编程门阵列(FPGA)技术的混沌数字通信系统的通用设计与硬件实现的一种新方法,实现了混沌加密体制与传统密码体制的结合.根据Euler算法,对连续混沌系统作离散化处理,通过FPGA硬件设计混沌离散系统,使其产生作为密钥的混沌数字序列,其中加密算法采用置乱扩展技术,并对算法进行了分析.设计驱动响应式同步保密通信系统,构建包含信号在内的闭环,实现发送端与接收端离散混沌系统的同步.以网格蔡氏混沌系统为例,对该保密通信系统进行了FPGA硬件实验,给出了技术实现过程、算法流程、硬 关键词： 网格多涡卷蔡氏电路 置乱扩展矩阵 现场可编程门阵列技术 混沌数字通信系统     

一种混合混沌虚拟光学图像加密方法

用共参数的两种混沌系统生成可置换传统双随机相位编码系统中随机相位模板的新模板.将明文图像编码为相位信息,克服原双随机相位编码系统对第一块相位模板不敏感的缺陷;构建可产生均匀非相关随机序列的广义Fibonacci混沌系统,生成均匀分布的相位模板进行图像加密,提高密钥传输效率及系统对密钥的敏感性;对一次加密得到的复值图像,采用提取其振幅及相位的替代操作进行再加密,解决其像素值不能通过按位"异或"进行替代的问题,使密文图像分布更均匀,信息熵达到7.995 8,能有效抵御统计分析攻击.在二次加密中,将产生加密模板的混沌初值与一次加密得到的密文联系,像素数改变率达到0.995 239,更接近理想期望值,增强了系统对明文的敏感性,有效抵御选择明文攻击.仿真实验表明,该方法有效增加了密钥空间和密钥敏感性,提高了加密系统加密效率和安全性.     

基于扩展混沌映射的认证密钥协商协议

近年来,基于混沌映射和智能卡的认证密钥协商协议被相继提出.然而,防篡改读卡器使得这类协议的实现成本较高并且很难在实际中广泛应用.另外,基于混沌映射的数字签名方案需要很高的计算资源,这使得依赖签名方案的公钥发布存在安全问题.据此,本文基于扩展混沌映射提出一种新的无智能卡的认证密钥协商协议.新协议消除了公钥发布过程.安全和性能分析表明,新协议能抵抗各类攻击并且计算复杂度较低.因此,新协议更适合在实际环境中应用.     

保守超混沌在数字图像加密中的应用

基于保守超混沌信号,提出一种数字图像加密算法.该算法利用一个5维保守超混沌系统产生5通道时间序列对原图像分别进行RGB三基色像素级和比特级置乱,再对置乱的RGB三基色作异或操作.在此基础上,利用其中一个通道的时间序列作为密钥分别进行一次正向异或操作的扩散和S盒处理,一次反向异或操作的扩散与S盒处理及置乱,得到加密的图像.最后利用直方图、信息熵、密钥空间等安全性指标对该加密算法进行测试,并与一个五维耗散超混沌系统应用于图像加密的实例进行对比.数值结果表明保守混沌应用到数字图像加密的算法具有更高的安全性和可靠性.     

一种利用CPRNG实现的混沌同步加密通信方案

提出了一种利用新型的基于混沌的伪随机数发生器(CPRNG)系统实现的数据加密通信方案.在该方案中,发、收两端的CPRNG系统将驱动系统产生的混沌序列转换为加密密钥序列,利用这些密钥序列对明文数据按字节切换交替加密. 系统的主要优点是在通信的安全性和同步性上有所改善,且便于用软件实现. 关键词： 密钥 基于混沌的伪随机数发生器 混沌同步