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基于混沌理論的圖像加密算法設(shè)計與實現(xiàn)

發(fā)布時間:2023-06-16 20:52
  近年來,隨著科技的飛速發(fā)展,計算機(jī)的應(yīng)用變得日益廣泛,多媒體信息的安全問題也顯得更加突出。數(shù)字圖像作為人們獲取信息的重要載體,大量在網(wǎng)絡(luò)中傳輸、存儲,如何保證這些圖像信息的安全變得極其重要。但由于數(shù)字圖像具有數(shù)據(jù)量大、相關(guān)性強(qiáng)、冗余性高等特點,傳統(tǒng)加密算法已不太適合圖像信息的加密,因此,設(shè)計更加安全的圖像加密算法成為密碼學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。由于混沌系統(tǒng)具有對初始值的敏感性、不可預(yù)測性、偽隨機(jī)性等特點,與密碼學(xué)的特性非常吻合,因此混沌加密技術(shù)在圖像加密領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文主要研究了基于混沌理論的圖像加密算法設(shè)計與實現(xiàn)。首先闡述了混沌圖像加密算法的研究背景,研究了國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。其次介紹了混沌理論和密碼學(xué)的基礎(chǔ)理論。然后針對數(shù)字圖像的特點與有限精度效應(yīng),設(shè)計了兩種圖像加密算法。算法一是基于二維(2D)雙混沌系統(tǒng)的圖像加密方法,該方法采用2D Logistic映射與基于修正Marotto定理的混沌映射分別產(chǎn)生兩組混沌實數(shù)序列,序列優(yōu)化后進(jìn)行異或運算得到第三組加密序列,分別與彩色圖像RGB分量擴(kuò)散操作。該方法不僅具有較大的密鑰空間,并能有效抵抗統(tǒng)計攻擊、噪聲攻擊。算法二是基于混沌與位平面...

【文章頁數(shù)】:76 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 混沌加密的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容及安排
        1.3.1 論文主要研究內(nèi)容
        1.3.2 論文安排
第2章 混沌理論與密碼學(xué)基礎(chǔ)知識
    2.1 混沌理論
        2.1.1 混沌的定義
        2.1.2 混沌的基本特征
        2.1.3 混沌的判定準(zhǔn)則
        2.1.4 典型混沌系統(tǒng)
    2.2 密碼學(xué)
        2.2.1 基本概念
        2.2.2 體系結(jié)構(gòu)
        2.2.3 密碼分析和算法安全
    2.3 混沌密碼學(xué)
        2.3.1 混沌與密碼學(xué)的關(guān)系
        2.3.2 問題與缺陷
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于二維雙混沌的圖像加密方法
    3.1 選擇的混沌系統(tǒng)
        3.1.1 二維Logistic混沌映射
        3.1.2 基于修正Marotto定理的離散混沌系統(tǒng)
    3.2 加密方案的設(shè)計
        3.2.1 基于2D Logistic映射加密
        3.2.2 基于修正Marotto定理的離散混沌映射加密
        3.2.3 加密算法流程圖
    3.3 實驗仿真結(jié)果
    3.4 性能分析
        3.4.1 密鑰空間分析
        3.4.2 敏感性分析
        3.4.3 直方圖統(tǒng)計分析
        3.4.4 相關(guān)性分析
        3.4.5 信息熵分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于混沌與位平面的圖像加密算法
    4.1 混沌系統(tǒng)和位平面分解
        4.1.1 混沌系統(tǒng)
        4.1.2 位平面分解
    4.2 加密方案設(shè)計
        4.2.1 圖像加密算法設(shè)計
        4.2.2 加密流程
    4.3 實驗仿真結(jié)果
    4.4 性能分析
        4.4.1 密鑰空間分析
        4.4.2 敏感性分析
        4.4.3 直方圖統(tǒng)計分析
        4.4.4 相關(guān)性分析
        4.4.5 信息熵分析
        4.4.6 差分攻擊分析
    4.5 兩種算法對比
    4.6 本章小結(jié)
第5章 圖像加密算法的實現(xiàn)
    5.1 算法實現(xiàn)工具環(huán)境
    5.2 圖像加密算法實現(xiàn)界面設(shè)計
    5.3 圖像加密算法具體實現(xiàn)步驟
        5.3.1 基本功能
        5.3.2 圖像加解密的實現(xiàn)
        5.3.3 安全性分析實現(xiàn)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果



本文編號:3833964

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