基于交叉置亂和DNA編碼的混沌圖像加密算法.pdf

1、近些年來，隨著計算機軟硬件計算能力的增強，大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能等技術(shù)不斷發(fā)展，人們已經(jīng)能夠獲取到足夠強大的計算能力來完成過去看似不可能完成的任務(wù)，例如破解一些圖像加密算法。所以，改進傳統(tǒng)圖像加密算法或研究新的圖像加密算法已經(jīng)成為重要的研究目標。其中，基于混沌的圖像加密算法獨樹一幟，越來越多的基于混沌的圖像加密算法被學者提出來，成為安全領(lǐng)域的熱點研究話題。但在這些研究中仍存在一些創(chuàng)新問題和性能問題，例如圖像置亂方法低效。作者在閱讀分

2、析大量學者研究成果的基礎(chǔ)之上，針對這些問題提出了如下幾種具有創(chuàng)新性并且滿足安全性能要求的混沌圖像加密算法。
　　(1)基于高效行列交叉置換的混沌圖像加密方法。置亂是混沌圖像加密過程中兩個主要操作之一，另一個是混淆。一種高性能且能滿足性能要求的置亂方法必須具有很強且高效的圖像像素的遍歷能力，也就是說能夠最大限度的在不改變原始像素值的基礎(chǔ)上將原始像素的位置進行改變。本算法利用了一種類似于“擰魔方”的方法來高效的置亂并擴散原始圖像，每次

3、同時操作圖像上下左右四個方向的行或列的像素。
　　(2)基于脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid, DNA)編碼的混沌加密方案?；A(chǔ)的DNA編碼規(guī)則和DNA操作類型被混沌生成的偽隨機數(shù)列給動態(tài)的更改，直觀的看就像是DNA發(fā)生惡性質(zhì)變的過程。這種性質(zhì)提高了混沌加密圖像過程中的隨機性和混亂程度，充分地利用了有限的編碼種類和操作類型。DNA編碼的規(guī)則和DNA操作的種類都是動態(tài)的決定。
　　(3)基于兩級加密方案

4、的混沌加密算法。兩級加密就是一級以像素為操作粒度，另一級以比特位為操作粒度。在本算法中，定制化全局耦合映射格子模型(Customized Globally Coupled Map Lattice, CGCML)被首次提出，改進了傳統(tǒng)耦合映射格子驅(qū)動方程單一化的問題，很大程度上增加了密鑰空間并且擁有更好的全局混沌特性。
　　作者提出的這幾種加密方案是遞進關(guān)系。其中，部分(1)著重介紹高效的置亂方法，性能是這部分關(guān)注的重點；部分(2)