基于混沌系统和动态DNA编码与运算的彩色图像加密算法

杨吉云,吴 昊

(重庆大学 计算机学院,重庆 400044)

0 概述

随着数字技术和通信网络的发展,越来越多的数字信息需要通过网络传输。由于数字图像具有直观、生动等特点,已成为应用最广泛的一种数字信息,但其也面临着日益严重的安全威胁。数字图像加密技术是一种有效保护数字图像安全的方法,由于混沌加密技术具有实现简单、鲁棒性好、加密速度快、安全性高等特点,经过多年的发展,已被应用于图像加密技术研究中[1-3]。文献[1]提出一种基于置乱扩散结构的采用时空混沌系统的图像加密算法。文献[2]提出了一种提出了基于多维混沌系统同时对图像像素位置置乱和像素值加密的新算法。但安全性分析表明,混沌加密技术保护图像安全性的能力还需进一步提高[4-5]。文献[4]指出加密算法对于明文改变的低敏感性使得攻击者易于采用选择明文攻击破解加密算法的置乱过程。文献[5]研究发现当密钥与明文无关及加密过程中各像素相互独立,算法无法有效抵抗已知明文和选择明文攻击。

文献[6]中首次提出了DNA计算,其具有超大规模并行性、超低的能量消耗和超高的存储密度等优点。DNA计算作为提高混沌图像加密技术安全性的有效途径,已被一些学者应用于混沌图像加密方案。文献[7]将DNA序列操作应用到了加密算法的置乱和扩散过程,有效提高了算法抵抗明文攻击的能力。文献[8]在置乱和扩散阶段有效结合混沌序列的随机性和DNA编码的特性,扩大了算法的密钥空间并且提高了抵抗统计攻击的能力。……