基于二维细胞自动机的图像加密算法的研究

摘要

随着信息技术和互联网应用的迅速发展，信息安全逐渐成为计算机领域一个重要的课题。图像加密是信息安全中一个重要的方面。被传输的图像往往包含着隐私或者机密信息。几十年以来，学者们对图像加密进行了广泛而深入的研究，提出了很多有效的加密算法。但是，与此同时，加密系统的攻击者们的计算水平也有了一定的提高，因此，需要不断地提出更有效的新的加密算法。
　　细胞自动机（简称CA）是一个离散的有限自动机，它的并行性、时空离散性、不可预测性等特性决定了它可以被应用于图像加密领域。在这一背景下，本文围绕细胞自动机及其在图像加密方向的应用进行了深入的研究，并对现有的算法进行了分析，提出了两种新的基于二维细胞自动机的图像加密算法。其中一种加密算法是利用两个平衡CA对图像进行加密，算法通过一个控制序列来决定本次迭代采用哪个转换规则。这个控制序列可以由种子随机生成，也可以根据明文和密钥来共同决定。另一种加密算法是将CA与哈希函数相结合。哈希函数可以生成相同长度的输出，根据这个输出构造出一个平衡的转换规则，然后利用这个规则进行加密。
　　这两个算法各有特点，每一个算法本文均对其做了编程实现，并针对加密效果进行了观察和对比。实验结果表明，这两个算法在密钥空间、雪崩效应、置乱效果方面都有着很好的表现。

目录

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摘要

第一章 绪论

第一节 课题研究的背景及意义

第二节 国内外研究现状

第三节 本文的主要研究工作

第二章 密码学理论基础

第一节 密码学的基本理论

2．1．1 密码学的发展概况

2．1．2 密码学的基本概念

第二节 分组密码简介

2．2．1 分组密码的基本原理

第三节 公钥密码的简介

2．3．1 公钥密码的基本介绍

2．3．2 RSA公钥密码体制

2．3．3 RSA公钥密码体制的分析

第四节 流密码

第五节 哈希函数简介

第六节 图像加密技术综述

2．6．1 图像加密现状研究

2．6．2 图像加密算法的性能评价标准

第七节 几种密码分析技术的简介

第三章 细胞自动机的基本理论

第一节 细胞自动机的基本理论

3．1．1 细胞自动机的定义

3．1．2 细胞自动机的组成

3．1．3 细胞自动机的分类

3．1．4 细胞自动机的特性

3．1．5 细胞自动机的研究领域

第二节 基于CA的图像加密技术

3．2．1 一维CA的加密技术

3．2．2 二维CA的加密技术

第四章 两种基于二维CA的图像加密算法

第一节 基于平衡二维CA的图像加密算法

4．1．1 算法理论介绍

4．1．2 实验

4．1．3 算法的安全性分析

4．1．4 结论

第二节 基于二维CA和哈希函数的图像加密算法

4．2．1 算法理论介绍

4．2．2 实验

4．2．3 算法的安全性分析

4．2．4 结论

第五章 总结和展望

参考文献

致谢

个人简历