一类混沌图像加密算法的安全性分析

摘要

信息时代，越来越多的信息依托于网络传播，电子信息的安全性日益突出。众所周知，加密是作为保障安全的普遍手段和研究热点，而混沌理论具有对初始条件敏感性强、遍历性、混淆性等特性，与密码学具备的雪崩性、扩散性、混淆等相对应，又因为网络中大量的图像需要加密和传输，原来的文本数据加密算法不能满足快速发展的图像加密需求，故而混沌密码学产生并快速发展。而促进混沌密码算法设计的密码分析工作也显得不可或缺。近些年研究人员提出了几千种混沌加密算法，本文对其中几个混沌图像加密算法进行分析，并归类。
　　本研究主要内容包括：⑴采用全“1”矩阵去除位置的影响然后遍历k的值和选择特殊分块矩阵明文两种方法高效的破解了Gaurav Bhatnagar等人提出的选择感兴趣像素值和奇异值分解的混沌加密算法。文中对算法经行了详细的描述和实现，并用理论分析和实验证明攻击的有效性，同时还根据该算法的缺陷提出了改进意见。⑵针对基于维吉尼亚的混沌加密算法进行分析，并与张玉书等人的分析进行了对比，提出了自差异矩阵（SDM），理论分析和实验结果证明我们攻击方法的有效性和高效性。同时我们进一步扩展，证明了 SDM矩阵对纯位置矩阵具有较强的破解能力。⑶在较新型的概念 DNA序列操作的前提下，使用“分而治之”的策略分别分步去破解加法部分和置换部分，进行各个击破，最终完成攻击。⑷概况分析使用混沌伪随机序列通过与明文序列进行异或、加减、乘除、模和等操作得到密文的算法。在这一类混沌加密算法中，但凡简化后是纯位置置换的算法，都可以采用本文提出的SDM矩阵进行分析。我们归类，这一类算法，首先采用分而治之的思想，逐步破解与明文进行加减、异或、乘除的混沌伪随机序列和位置矩阵。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及研究

1.2 本文的预备知识

1.3 本文的主要组织

第2章 基于选择像素值和奇异值分解的混沌图像加解密算法的分析

2.1 加解密算法的描述

2.2 选择明文攻击方法一

2.3 选择明文攻击方法二

2.4 本章小结

第3章 基于混沌置乱的维吉尼亚图像加密算法的分析

3.1 加解密算法的描述

3.2 密码分析

3.3 对比

3.4 本章小结

第4章 一种新型的基于DNA序列操作和混沌系统的图像对加密算法的分析

4.1 加解密算法的描述

4.2 密码分析

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文