基于改进的Logistic混沌映射彩色图像加密算法-论文.pdf

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1、第27卷第2期河南工程学院学报(自然科学版)V0I．27．No．22015年6月JOURNALOFHENANINSTITUTEOFENGINEEINGJun．2015基于改进的Logistic混沌映射彩色图像加密算法黄硕(信阳职业技术学院数学与计算机学院，河南信阳464000)摘要：针对彩色图像加密算法需满足加密速度快、Kerckhof原则、密钥空间大、解密保真度高这4个基本要求，提出了一种改进的具有较大密钥空间的Logistic混沌映射来产生混沌密码序列并在序列异或加密算法上进行改进，通过实验仿真，从直方图、加密效果评价参数、

2、抗剪裁、抗噪声、相关性、密钥空间大小等方面进行了加密效果分析，结果表明该算法可以实现快速地对图像数据流进行实时加解密．关键词：彩色图像；加密算法；Logistic混沌映射；异或；加密效果中图分类号：TP339文献标志码：A文章编号：1674—330X(2015)02—0063—05图像加密是保护图像安全的一种直接有效的手段，众多学者对图像加密技术做了大量研究并取得了丰富的成果，如基于现代密码体制的图像加密、基于矩阵变换的图像加密、基于混沌的图像加密、基于分存的图像加密、基于频域的图像加密、基于SCAN语言的图像加密和基于DNA计

3、算的图像加密等⋯．针对彩色图像加密设计，需要考虑以下四点基本要求：加解密速度快、Kerckhof原则、密钥空间大、解密保真度高．根据这四点基本要求，在不需要压缩加密的前提下，应该尽量选择在RGB色彩模型空间或空域上进行，并综合考虑运行速度、抗攻击能力、密钥空间大小、抗噪声及抗剪裁能力等因素来设计加解密算法．因此，针对密钥情况提出了一种改进的、具有较大密钥空间的Logistic混沌映射来产生混沌密码序列；针对加密算法在序列异或加密算法上进行改进，以避免单纯异或加密的缺点，同时又保留了加解密速度快的优点；针对加密效果，通过实验仿真，

4、并从直方图、加密效果评价参数、抗剪裁、抗噪声、相关性、密钥空间大小等方面进行了深入分析．1传统的tic算法分析Logistic映射方程来自现实中的人口统计，是典型的非线性用来描述混沌状态的方程，能够简单地表现混沌运动的一般特征．传统单一性的Logistic算法过程如下：①挑选恰当的Logistic方程生成密钥序列的算法；②输入作为加解密初始密钥的初值；③从目前所处的轨迹启动迭代程序；④形成混沌运动的实数序列，将这些序列转化为方便处理的二进制序列；⑤将其中某部分的明／密文选为带加／解密明文；⑥用异或运算来处理所得到的二进制序列与当

5、前的待加密明3c．／待解密密文，结果为密／明文序列；⑦将目前运算的行踪作为下一次加／解密的初始密钥；⑧对加／解密是否完成进行判断，没有完成则返回到第③步；⑨加／解密完成．传统的Logistic加密算法方便快捷、便于实现，并且由于混沌系统本身对初值比较敏感，又有随机性，这使得传统的Logistic算法具有一定的安全性。但是，传统的Logistic算法缺点也非常明显，主要有以下几点：(1)通过试验总结出来的混沌序列的周期、伪随机性和复杂性，很难保证这些参数都足够高；(2)为了保证一样的周期，混沌函数内部所使用的存储器数目是寄存器的两

6、倍；(3)混沌序列发生器使用的是有限精度器，有限的精度是实际应用混沌序列的一大障碍．其中，缺陷(3)非常突出，故基于此对传统的Logistic系统进行了改进．收稿日期：2015—01—15基金项目：河南省高新领域科技攻关项目(112102210233)作者简介：黄硕(1979一)，男，河南信阳人，讲师，硕士，主要从事计算机网络研究第2期黄硕：基于改进的Logistic混沌映射彩色图像加密算法·67·5加密过程中的注意事项和对比5．1注意事项(1)在改进的方法中，对进行扰动，使它不再是一个定值，这样增大了密钥空间并提高了Logis

7、tic的混沌度，使得混沌系统的相关信息不易被暴露，提高了安全度；(2)经过改进之后，对，Y，Z进行处理，在统计过程中每个值都出现了一次，这说明在迭代的过程中，没有出现同样的，Y，，这解决了单纯的Logistic映射的有限精度所导致的周期循环问题；(3)彩色图像加密算法设计应考虑以下四点基本要求：加解密速度快、Kerckhof原则、密钥空间大、解密保真度高．5．2算法比较随机性检验对传统的算法和改进后的算法做一些随机性的比较，结果见表2．表2传统算法与改进算法随机性检验结果对比Tab．2Theeomparisonofrandomn

8、essoftraditionalalgorithmandimprovedalgorithmtestresults由表2可知，改进后的Logistic算法通过了随机性检验试验，在产生密钥序列的随机性方面，与传统的Logistic算法相比得到了明显提高，增强了改进算