基于細胞自動機的數(shù)字圖像加密技術(shù)研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像逐漸成為人們傳播信息的主要媒介之一。其在公共信道上的安全傳播成為人們關(guān)注的重要問題。加密技術(shù)作為信息安全的重要技術(shù)之一，是目前保證數(shù)字圖像安全的重要手段。數(shù)字圖像具有信息量大、像素間相關(guān)性高、冗余度高等特征。傳統(tǒng)加密算法將數(shù)字圖像作為一般文本進行處理，加密速度慢、效率不高。這就需要研究者設(shè)計專門的算法用于數(shù)字圖像加密。目前已有的圖像加密技術(shù)包括：基于矩陣變換的方法、與壓縮結(jié)合的方法、基于混沌系統(tǒng)

2、和基于細胞自動機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的圖像加密算法。本文的主要研究內(nèi)容是對現(xiàn)有基于細胞自動機的圖像加密技術(shù)進行分析研究，設(shè)計出新的安全高效的圖像加密方法。
　　 本文的主要工作和貢獻體現(xiàn)在以下幾點：
　　 ①簡要介紹了細胞自動機和圖像加密的基礎(chǔ)知識以及細胞自動機用于圖像加密的優(yōu)勢。對細胞自動機在密碼學(xué)中的應(yīng)用和現(xiàn)有基于細胞自動機技術(shù)的加密算法進行介紹分析。分別從隨機數(shù)發(fā)生器、HASH函數(shù)和圖像加密等方面介紹了細胞自動機在密碼

3、學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。第3章對兩種具有代表性的加密算法，即基于初等細胞自動機(ECA)狀態(tài)環(huán)的圖像加密算法和基于可逆觸發(fā)式規(guī)則的加密算法進行介紹分析，指出算法的優(yōu)缺點。
　　 ②對基于ECA狀態(tài)環(huán)的圖像加密算法進行分析和改進。第3章中基于ECA狀態(tài)環(huán)算法具有明文敏感性差，安全性不高等缺點。本文設(shè)計出一種將ECA狀態(tài)環(huán)和細胞自動機周期性相結(jié)合的圖像加密算法，利用周期為2的二維細胞自動機對圖像進行置亂，彌補了原算法的上述缺點。仿真實驗和算

4、法安全性分析顯示該算法具有優(yōu)良的混淆和擴散特性，且結(jié)構(gòu)簡單，易于軟硬件實現(xiàn)，并行度高。
　　 ③提出一種基于二維細胞自動機觸發(fā)規(guī)則的圖像加密算法?，F(xiàn)有基于細胞自動機觸發(fā)規(guī)則的加密算法大都具有密文擴充的問題，且很多算法是針對文本數(shù)據(jù)設(shè)計的。本文利用二維細胞自動機觸發(fā)規(guī)則的可逆性，創(chuàng)新性地將細胞自動機中的細胞按坐標分成奇偶兩部分，設(shè)計出新的圖像加密算法，該算法充分利用圖像的二維特性，且解決了以往算法密文擴充的問題。仿真實驗和安全性分