基于置乱、代换、扩散操作的数字图像混沌加密算法研究

摘要

二十一世纪宣告了信息网络时代的到来，智能手机等各种存储设备和互联网技术的快速发展，给人们带来了丰富多彩的网络生活的同时，也带来了潜在的威胁。其中，包含信息量最大的图片安全问题成为了焦点问题。因此，加密技术，作为保护图像的重要方式之一，也引起了广泛的注意。混沌因其对初始状态敏感、具有不稳定轨道、遍历性等与密码学相似特征，而被广泛运用于图像加密技术中。历经几十年的沉淀，混沌图像加密已然有了非常大的进展。但是，在科技日新月异的当下，图像信息的安全问题仍然存在，因此，应对现实的需要，对基于混沌的图像加密技术进行进一步的研究有着非常重要的意义。目前看来，基于空域的加密算法有很多，大部分看起来虽然很繁杂，却很少结合利用置乱、代换和扩散结构共同设计，因此，有必要在混沌的基础上，结合图像置乱、代换、扩散结构对加密算法进行研究。
　　文章开端概述了论文的研究背景和意义，对混沌图像加密现阶段存在的问题进行了总结。接着介绍了密码学以及数字图像的相关知识，还有混沌基础，如混沌的定义、判定准则、特点等；然后，在这些基础理论上，对混沌和密码学之间的差别和基于图像的加密算法做了剖析；解析了将混沌运用到加密算法的重要步骤，介绍了基本的加密效果分析方法，并对混沌图像加密算法的基本结构进行了总结和大量实验。在此基础上，最终提出了改进的基于混沌置乱和扩散的图像加密算法，并测试了该算法，给出了结果分析。实验结果证明，该算法扩展了密钥空间，对密钥初始值有超强的依赖性，提高了密文图像的抗穷举攻击、统计分析攻击和差分攻击的能力。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 研究现状

1.3 主要内容和组织结构

第二章 基于混沌的密码学

2.1 信息安全概述

2.2 密码学概述

2.3 混沌理论基础

2.4 基于混沌的密码学

2.5 本章小结

第三章 基于混沌的图像加密算法研究

3.1 数字图像概述

3.2 基于混沌的图像加密概述

3.3混沌图像加密算法的步骤解析

3.4 加密效果分析

3.5 基于混沌的图像加密的结构分析

3.6 本章小结

第四章 一种基于混沌置乱、扩散的图像加密改进算法

4.1 加密算法描述

4.2 仿真实验结果与分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的论文和参与的科研项目