基于分数阶统一混沌系统的图像加密技术

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着互联网技术与多媒体技术的飞速发展，多媒体通信逐渐成为人们进行信息交流的重要手段。图像信息作为多媒体信息的重要组成部分，被人们广泛应用到网络中，但是一些涉及到隐私、国家机密的图像信息不希望被拦截或者被窃取，因此如何保障图像的安全传输是一个迫在眉睫的问题。为解决隐私与机密图像在网络传输中的安全性，对图像进行加密是一个很好的解决方法。一幅图像利用密钥经过某些变换后，原始图像信息变得杂乱无章，使得中间方无法从中获取任何信息，从而实现对图像进行加密的效果，惟有合法的解密方可以用相应的密钥进行正确的解密。本文提出一种基于分数阶统一混沌系统的图像加

2、密方法。首先，本算法使用叠加明文图像信息的密钥生成方法使得每次加密一幅图像所使用的密钥均不相同，达到加密效果近似“一次一密”，从而可以有效抵抗已知明文攻击。其次，图像像素位置置乱与像素值替代的加密过程均是基于分数阶统一混沌系统进行的，该混沌系统相比较于一般的混沌系统具有高维性、复杂性、以及表现形式多样性等诸多优点，因此将其引入图像加密中可以具有更好的加密效果。此外，在图像像素置乱的过程中采用了基于遍历矩阵的图像置乱方法，达到了将图像像素位置扰乱的目的。最后，由仿真实验与安全性分析的结果表明，基于分数阶统一混沌系统的图像加密算法不仅具有良好的像素值混淆、扩散性能，而且能够有效抵

3、抗噪声干扰、已知明文攻击、穷举搜索攻击、差分攻击、统计分析攻击和剪切攻击。关键词：图像加密；混沌；分数阶微积分；分数阶统一混沌系统南京邮电大学硕士研究生学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofIntemetandmultimediatechnology，multimediacommunicationgraduallybecomesanimportantcommunication．Imageinformationisanimportantcomponentofmultimediainformation，whichiswidelyusedinth

4、enetwork．However，someimageinformationdoesnotexpecttobeinterceptedorstolen,suchasprivacy，statesecretsandSOon．Therefore，howtoensurethesecurityoftheimageovertheIntemetisamajorissueofconcern．Theencryptionofimageisagoodsolutiontoresolvetheproblemofsecurityofimagetransmissioninthenetwork．Theimage

5、becomesdisorganizedbysometransformationsofencryptionSOthattheattackerCannotstealanyinformationfromthecipherimage．However，legitimatereceivercandecryptthecipherimagebythecorrespondingdecryptionmethods．Anovelimageencryptionbasedonthefractionalorderunifiedchaoticsystemisproposedinthisdissertati

6、on．Firsrt，inordertoresisttheknownplaintextattackseffectively，thekeygenerationmethodinthisdissertationgeneratesdifferentkeysfordifferentimagesbyoverlayingtheplaintextimageinformation,andtheencryptioneffectissimilartotheeffectof‘onetimeonekey’．Second，thepixelspermutationandFayvaluereplacement

7、oftheimageareallbasedonthechaoticsequenceproducedbythefractionalorderunifiedchaoticsystem．Comparedtothenormalchaoticsystems，fractionalorderunifiedchaoticsystemshavemanyadvantagessuchas11igh·dimensional，complexity，diversityandSOon,whichCanmaketheeffectoft