一种基于混沌的代换-置换结构图像加密算法

摘要：

近年来,随着多媒体技术的发展,互联网上数字图像相关内容和应用的比例越来越高,其安全性也日益受到人们的关注.图像的安全性,一般通过加密方法来保证.图像加密算法中,基于置乱扩散结构的加密算法因其充分考虑图像数据二维分布的特点,特别适合图像数据的加密.然而,该加密算法存在安全性不高、扩散效率低,以及密钥扩展计算复杂度高等问题.通过引入分组密码学中的代换置换(SP,Substitution-Permutation)结构,提出了一种基于混沌的SP结构图像加密算法SPCME,该算法采取3种策略:(1)通过混沌映射进行置换和扩散,采用AES算法的S盒进行字节代换,以增强算法安全性;(2)使用双向的置乱扩散策略,加快扩散速度;(3)运用简单的异或和移位操作,提高密钥扩展效率.为评价该算法的性能,文中做了密钥空间分析、密钥敏感性分析、统计直方图分析、相邻像素相关性分析、信息熵分析、差分攻击分析等大量的性能分析实验.实验结果表明,该算法仅通过3轮迭代就可达到与以前提出的图像加密算法相同的安全级别,加密效率明显提高.

关键词：SP结构、图像加密、混沌、三维Arnold映射、Logistic映射

所属期刊栏目：41

分类号：TP309.7(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金面上项目61370065

在线出版日期：2014-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：158-164