[发明专利]一种混沌双变换图像加密算法的改进方法

说明书

本发明公开了一种混沌双变换图像加密算法的改进方法，属于信息安全技术领域。本发明主要包括以下步骤：（1）分析原算法存在的缺陷，选取有M行、N列像素的明文灰度图像矩阵为A，其像素总数表示为L=M×N．（2）改进加密算法的实现；（3）解密算法的实现。本发明利用选择明文攻击法成功破解了现有技术提出的算法的等效密码，并在此基础上提出了改进的双重置乱型图像混沌密码算法，改进算法在保留和发扬原算法优点的基础上加强了算法的安全性；改进算法不仅克服了原算法不能抵御选择明文攻击的安全缺陷，而且提高了多项其它方面的密码学性能。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种混沌双变换图像加密算法的改进方法。

背景技术

随着计算机网络和数字通信技术的快速发展，信息交换日趋频繁，为了保证重要信息的安全传输，需要对信息进行安全加密．图像信息具有数据量大、相关性强、冗余度高等特点，用传统密码学方法加密图像不能满足实时性需要．混沌具有内在伪随机性、非周期性、对初值端敏感以及易于准确再生的特点，这些恰好能够满足密码学中对加密系统的要求，因此，混沌密码成了现代密码学中重要的密码，许多基于混沌的图像加密算法被相继提出。

目前，在混沌密码学领域，关于密码算法设计方面的研究较多，对已有混沌密码算法进行密码分析的研究很少，如果不指出这些已有算法存在的安全性缺陷，则在实际应用中将会有许多安全隐患．现有技术已提出了基于Logistic混沌系统的双重变换型图像加密算法，该算法能以较低的时间复杂度达到良好的图像置乱效果，算法的设计思想具有较好的借鉴意义，但算法存在不能抵抗选择明（密）文攻击的安全缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混沌双变换图像加密算法的改进方法。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种混沌双变换图像加密算法的改进方法，所述方法主要包括以下步骤：（1）分析原算法存在的缺陷，选取有M行、N列像素的明文灰度图像矩阵为A，其像素总数表示为L=M×N．设定两个正整数N₀、C₀，并计算x₀=sum(A)/(1 275×L)，其中sum(A)表示A中全体元素之和，对任何非全零矩阵A，x0的取值范围为0＜x₀≤0.2，x0作为Logistic系统的初始值，N₀作为Logistic系统的预迭代次数，初始参数集(x₀,N₀,C₀)为改进算法的初始密钥集；（2）改进加密算法的实现；（3）解密算法的实现。

所述改进加密算法的实现步骤具体为：

（1）初始化，对输入的明文图像，给定参数集(x₀,N₀,C₀)，对所有(i,j)，令Visited(i,j)=0；

（2）使Logistic映射式x_n＋1=μx_n(1-x_n) 预迭代N₀次；

（3）使Logistic映射式x_n＋1=μx_n(1-x_n)继续迭代一次产生新的状态值x，然后依次执行：t=round(x×10⁶)，n=mod(t,L)+1；利用序号n换算出矩阵A的第n个元素的行号i和列号j；temp=A(i,j)，A(i,j)作为第一次要移动的元素也是随机选择的，它的像素值被暂存于temp变量中；C_=C0；visited(i,j)=1，表示(i,j)位置的元素已经移走；count=1，表示当前已移走元素的数目为1。