随着科技的高速发展,互联网时代已经来临。越来越多的信息借助于通信网络传输,恶意攻击、窃取用户隐私数据对网络安全构成了极大的威胁。比如在线医疗、电商交易以及金融等领域每天会有大量用户的数据需要传输,这些数据常以数字图像的形式进行传播。利用图像加密技术来提高网络图像信息传输的安全性迫在眉睫,研究图像加密系统具有实际的价值和现实意义。研究表明,图像加密技术能有效防止数据的泄露。在图像加密发展的过程中,混沌系统凭借其伪随机性以及良好的初值敏感性,在图像加密技术应用中发挥了重要的作用。与传统的图像加密技术相比,基于混沌系统的图像加密技术安全性能更加显著。本文在详细讨论了混沌系统的特性和发展现状后,结合最新DNA技术研究了一种新型图像加密系统,主要研究内容如下:首先,对基于Shannon意义上的置乱-扩散架构的传统图像密码系统进行了研究,指出了现有的置乱算法和扩散算法存在着安全问题,分析了提高安全性的技术途径,为设计安全的图像密码算法提供理论支撑。然后,提出了一种基于动态DNA编码运算的图像加密算法,充分利用DNA技术的高容量和DNA编码的多样性,动态进行DNA编码,在DNA运算的过程中进行明文关联处理。仿真分析表明,融合DNA编码动态加密方案不仅可以提高密码算法的安全性,而且可抵抗选择/已知明文攻击等被动攻击。最后,研究提出了一种基于混沌系统与新型DNA计算的图像加密方案。该方案抛弃了DNA编码方式单一以及DNA加法、减法和异或运算本质上是二进制运算等缺点,提出了一种新的DNA连接操作,利用DNA编码的互补运算来代替二进制数的互补运算,充分发挥了DNA编码的多样性和高效性。编码方式由原来的8种提高到了24种,同时DNA运算法则也提高到了16种。该方案基于“置乱——扩散”架构,可在DNA计算机上快速实现。仿真分析表明,研究的DNA图像密码系统具有密钥空间大、密文统计特性好和系统敏感性高等优点。