基于混沌系统的图像密码系统设计

论文摘要

数字图像作为当代多媒体信息中最重要的信息表达形式之一,如何保证图像信息安全已俨然成为人们所关注的一个焦点。图像加密将一幅给定的图像按一定的规则变换为一幅杂乱无章、类似噪声的图像,进而隐藏原始图像的真实信息。在现代化的今天,图像加密正是保护图像信息安全的重要方法。本论文首先阐述了课题研究背景、目的意义和国内外混沌图像加密研究历史及现状。其次,介绍了典型图像加密算法,包括TDES图像密码系统和AES图像密码系统。其中,重点叙述了经典混沌图像加密算法设计中的混沌序列生成、置乱算法和扩散算法。根据现有的混沌学理论和置乱扩散方法,通过MATLAB仿真编程,提出了PKPKCIC图像密码系统和EADASIC图像密码系统。提出的两种图像密码系统结构不再是传统的“置乱-扩散”多次循环结构。其中,PKPKCIC密码系统基于单轮的“覆盖-扩散-置乱-扩散”结构,EADASIC系统基于单轮的“扩散-置乱-扩散”结构。对两种图像密码系统进行各种安全性能指标分析,各项安全性能指标良好,是具有实际应用价值的基于混沌系统的图像密码系统。本文主要的研究工作如下。（1）经典的密码系统中,加解密都是通过密钥生成密码矩阵进行后续的加解密思想。PKPKCIC密码系统中,部分密钥矩阵由公开的密钥出发,并借助部分私钥生成。PKPKCIC密码系统每次加密都可使用不同的公钥,公钥和密文则通过公共信道一起传递给接收方。如果没有公钥,只有私钥,PKPKCIC密码系统则无法解密。同理,如果没有私钥,只有公钥,PKPKCIC密码系统也无法解密。（2）几乎所有的图像密码系统中,解密算法是其加密算法的逆运算。EADASIC密码系统采用明文关联的置乱操作,不仅属于明文关联的图像密码系统,并且其加密算法与解密算法完全相同,因而其加密时间与解密时间也是严格相等的。此外,两种密码系统的加解密速度远快于AES参考图像密码系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题研究的背景
•   1.2 课题研究的目的和意义
•   1.3 国内外混沌图像加密的研究历史及现状
•   1.4 本文主要研究内容
•   1.5 论文结构安排
• 2 典型图像加密算法
•   2.1 DES算法
•     2.1.1 算法描述
•     2.1.2 TDES图像密码系统
•   2.2 AES算法
•     2.2.1 算法描述
•     2.2.2 AES图像密码系统
•   2.3 经典混沌图像加密算法
•     2.3.1 混沌系统
•     2.3.2 置乱算法
•     2.3.3 扩散算法
•   2.4 本章小结
• 3 设计实现的图像密码系统
•   3.1 PKPKCIC系统
•     3.1.1 密码发生器
•     3.1.2 加密算法
•   3.2 EADASIC系统
•     3.2.1 密码发生器
•     3.2.2 加密算法
•   3.3 本章小结
• 4 图像密码系统安全性能分析
•   4.1 加解密速度分析
•   4.2 密钥空间分析
•   4.3 统计特性分析
•     4.3.1 直方图分析
•     4.3.2 相关性分析
•   4.4 敏感性分析
•     4.4.1 密钥敏感性分析
•     4.4.2 明文敏感性分析
•     4.4.3 密文敏感性分析
•   4.5 信息熵分析
•   4.6 对比分析
•   4.7 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 论文总结
•   5.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李雪倩

导师: 张勇

关键词: 信息安全,图像加密,密码系统

来源: 江西财经大学

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: 江西财经大学

分类号: O415.5;TP309.7

总页数: 64

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