一种对明文极度敏感的复合迭代加密系统的研究

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近年来由于信息产业的进步,图像加密技术已得到广泛应用,其中基于混沌的图像加密系统成为关注热点之一。本文对于混沌图像加密系统的设计,论述了一套采用TMS320DM642为核心的硬件平台,并利用集成开发工具CCS软件开发的图像加密系统,全文对混沌图像加密系统的研究与硬件平台的搭建做了如下工作:首先,针对初始密钥的密钥空间对抗穷举攻击以及密钥对明文的依赖性和对加密抗差分攻击的必要性考虑,本文提出了一种基于Lorenz方程的混沌加密初始密钥的研究。基本思路是通过Lorenz混沌方程产生的混沌序列对明文图像像素值进行处理,生成三个初始值。仿真结果表明,该初始值具有密钥空间大(可达到1015),能够有效抵御强力攻击;由于其对明文的极度依赖性,也可以有效抵御差分攻击。其次,在上述初始密钥的基础上,采用Lorenz和Rossler的复合混沌图像加密算法对图像进行加密处理:该算法首先由Lorenz混沌方程产生的混沌序列对处理后的明文图像进行置乱处理,生成置乱的混沌图像,其次通过对Lorenz混沌序列处理得到的数值作为Rossler混沌方程的初始值,由其生成混沌序列,由该混沌序列对置乱的图像进行扩散处理,以致可以得到加密图像。实验结果表明,由于采用复合迭代算法,使得复合混沌系统的相关性更加紧密,以致细小的误差都会引起很大的加解密错误;于此同时,置乱与扩散处理使得图像相邻像素间的相关性达到最低,也可有效抵御统计攻击。最后,介绍了一种对明文极度敏感的复合迭代加密系统的设计,该系统基于DSP为核心的硬件平台和以CCS为核心的软件集成开发工具。文中把系统分为六个模块:图像传感模块、输入输出模块、DSP处理模块、液晶显示模块、总线模块和电源模块。文中详细描述了图像传感模块和输入输出模块的内部框架、硬件设置、工作流程和信号传输路径,更加详细和完善了图像加密系统设计中图像数据流采集、传输和输出过程。本文在硬件平台搭建成熟的基础上,通过集成开发软件编写加密算法程序,再把程序烧写到硬件平台进行了图像加密实验,通过抗攻击型和抗干扰性的测试,以及相邻像素相关性的计算结果显示,该系统可以有效进行图像加密处理,该算法也具有实际应用的可行性。
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