圖像加密并行算法

1、圖像加密并行算法——Square加密算法針對(duì)傳統(tǒng)的圖像加密算法在效率和安全性上的不足，我們提出了一種新的圖像并行加密算法——Square加密算法，它采用Square像素排列操作和改進(jìn)的混合(Mixing)操作。那么接下來，我就給大加簡(jiǎn)單的介紹一下這種加密算法。一、Squaree加密算法圖像加密并行算法的重點(diǎn)在于前2步，即分組內(nèi)加密和像素排列。為了簡(jiǎn)化加密算法的沒計(jì)，可對(duì)加密算法設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的規(guī)定：（1）圖像的每一行即為一個(gè)分組；（2）各

2、PE負(fù)責(zé)加密的分組數(shù)（圖像行數(shù)）應(yīng)盡量接近；（3）第（1）步采用的加密操作應(yīng)實(shí)現(xiàn)分組范圍內(nèi)的完全擴(kuò)散效應(yīng)。下面分別介紹Square圖像加密算法的分組內(nèi)加密方法和像素排列方法。1、分組內(nèi)加密方法與MASK加密算法相同，分組內(nèi)加密方法由3個(gè)操作構(gòu)成，即Mixing、密鑰異或及S盒替換。（1）Mixing操作表示如下：其中，i=1，2，…，N，N為圖像的列數(shù)。注意，式（1）中的加法和連加均為異或運(yùn)算。改變率的最大值為0.4982，最小值為0.

3、4742，平均值為0.4861。可見，Square加密算法并沒有達(dá)到理想的改變率。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，這是由于Mixing操作的缺陷造成的。根據(jù)式（1），經(jīng)Mixing操作后，各元素等于同一組中其他所有元素異或運(yùn)算的結(jié)果。因此，當(dāng)明文改變一比特時(shí)，密文分組中有且僅有一個(gè)元素保持不變。由此可推知，分組內(nèi)加密方法不能實(shí)現(xiàn)分組內(nèi)完全擴(kuò)散的要求。為滿足分組內(nèi)完全擴(kuò)散的要求，本文提出了一個(gè)新的Mixing操作，定義如下：式（3）與式（1）在表現(xiàn)形式上很相

4、似，唯一不同的是式（1）中的加法為異或運(yùn)算，而式（3）則采用模256加法。可以證明，當(dāng)研均為0～255之間的整數(shù)，且分組個(gè)數(shù)N為偶數(shù)時(shí)。Mixing操作是可逆的。同時(shí)，由式（3）可以推知，改進(jìn)的MAS加密可實(shí)現(xiàn)分組內(nèi)的完全擴(kuò)敝效應(yīng)。將這種Square排列與改進(jìn)的MAS分組加密操作的聯(lián)合稱為“Squaren圖像并行加密算法。經(jīng)2輪Square加密算法加密后后密文比特改變率的最大值為0.5114，最小值為0.4922，平均值為0.5018。