新的三维混沌动力系统及数字图像加密方法

孙广明 黄金杰 张宇

摘 要：针对数字图像的信息安全问题，提出了一个新的三维自治混沌系统，通过对其基本动力学特性的几个方面进行深入研究并仿真，证实该系统具有混沌特征。并基于该混沌系统，建立一种新的数字图像加密方法，并给出仿真分析，实验结果证明使用该方法加密的图像对于多种密文攻击方式具有较好的抵抗能力。

关键词：混沌;混沌同步;混沌吸引子;自治系统

DOI：10.15938/j.jhust.2018.06.019

中图分类号： TP309.7

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）06-0105-05

Abstract：Aiming at the problem of information security of digital image this paper proposes a new three-dimensional autonomous chaotic system in-depth research and Simulation on its dynamic characteristics through several basic aspects confirmed that the system has the feature of chaos. Based on the chaotic system the establishment of a new digital image encryption method and the simulation analysis experimental results show that the image encryption using the method has good ability to resist various attacks for the cipher text.

Keywords：chaos; chaos synchronization; chaotic attractor; autonomous system

0 引 言

混沌现象是确定性系统中的一种运动轨迹貌似随机的现象，是非线性动力系统的一种特有的运动形式，广泛存在于自然科学的各个领域。Lorenz发现第一个混沌系统[1]以来，各国学者不断的研究、发现新的混沌系统。陈关荣在研究Lorenz混沌反控制过程中，发现“Chen混沌系统”[2-3]，吕金虎等人发现“L混沌系统”[4]。随着研究的深入人们不断发现新的混沌系统[5-7]。近年来，混沌与应用学科的研究的开展，由形成新的研究方向，图像混沌加密[8-11]成为混沌与应用学科的交叉热点之一。文[10]研究了基于可 Markov 分割混沌系统的图像加密算法，通过控制混沌系统的参数，设计了一个混沌密钥流发生器;通过选择不同群中的加法混合运算，两轮迭代完成了图像加密过程。文[11]针对当前的一类具有置乱—扩散结构的混沌图像加密算法存在的缺陷问题，设计了一种能抵抗选择明（密）文攻击的混沌图像加密算法。文[12]提出一种基于超混沌系统优化序列并结合密文交错扩散的并行图像加密方法。……