混合混沌序列与混沌图像加密技术研究

摘要

本论文首先介绍了混沌理论的发展、混沌理论的基础知识和相关理论；详细讨论Lpgistic-map混沌序列及其存在的不足，在此基础上，给出一种将Logistic混沌序列与m-序列以异或方式结合形成一类混合混沌序列的方法。从理论上分析了混合混沌序列的密码学属性(包括混沌序列的周期性、随机性、平衡性、游程特性、相关性、线性复杂度等多项指标)，并作了大量的对比分析实验。结果表明：在有限精度实现下，该方法可以有效提高混沌系统的复杂性和周期性。 针对混沌密码在图像加密的优势，对混沌图像加密技术做了重点的研究。研究了一维混沌映射、二维混沌映射产生图像置乱矩阵的方法，该方法能够将原始图像变成面目全非的杂乱图像，从而保护了数字图像的真实内容。在一维混沌的应用上，给出了用多个一维混沌系统产生图像置乱矩阵的方法，该方法速度快、置乱效果好。在二维混沌的应用上，在分析Baker映射在图像加密中优点的基础上，给出了用混沌系统实现图像的分块方案，并作了详细的分析，研究表明此方案密钥空间大、加密强度高。 最后对论文工作进行了全面的总结，并对今后的研究方向进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2混沌理论的研究背景及意义

1.2.1混沌理论的发展现状

1.2.2混沌理论的研究意义

1.3研究目标及我的工作

1.3.1研究目标

1.3.2我的工作

1.3.3创造性工作

第二章混沌理论的基本原理

2.1混沌的定义

2.1.1 Li-Yorker的混沌定义

2.1.2 Melnikov的混沌定义

2.1.3 Devaney的混沌定义

2.2混沌运动的特征

2.3刻画混沌的特征量

2.3.1 Poincare截面法

2.3.2功率谱法

2.3.3 Lyapunov指数

2.3.4分维数分析法

2.3.5 Kolmogorov熵

2.4混沌理论的常见模型

2.4.1 Logistic映射及其特征

2.4.2抛物线映射

2.4.3 Henon映射

2.4.4 Arnod映射

2.4.5 Baker映射

2.5混沌理论的应用前景

2.6混沌和密码学的关系

2.7本章小结

第三章一种基于混沌理论的流密码的设计

3.1混沌密码学的发展

3.2混沌保密通信

3.3基于混沌理论的流密码的设计

3.3.1流密码定义

3.3.2混沌和密码流的关系

3.3.3混沌序列的设计与实现

3.4本章小结

第四章混合混沌序列加密设计

4.1混沌序列加密的设计与实现

4.1.1混沌序列加密方法

4.1.2混沌加密与传统加密的比较

4.2基于Logistic映射的混合混沌序列

4.2.1混沌序列的生成

4.2.2混沌序列存在的问题

4.3混合混沌序列及其性能分析

4.3.1混合混沌序列的产生

4.3.2混合混沌序列的性能分析

4.3.3混合序列的优点

4.4混合序列混沌加密系统的设计与实现

4.4.1密钥流生成器结构

4.4.2混合混沌序列性能分析仿真

4.4.3软件的设计

4.4.4混合混沌加密系统安全性分析

4.5本章小结

第五章混沌理论在数字图像加密中的应用

5.1前言

5.2数字图像的置乱

5.2.1数字图像置乱技术

5.2.2数字图像置乱技术的发展

5.3一维混沌用于图像加密

5.3.1用单个一维混沌映射实现图像加密

5.3.2用多个一维混沌系统实现图像加密

5.4二维混沌用于图像加密

5.4.1基于Baker映射的图像加密方法

5.4.2基于Baker映射加密方法的安全分析

5.5本章小结

第六章总结

6.1研究工作总结

6.2进一步工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的及科研成果