[发明专利]一种基于混沌S盒的图像加密算法的解密方法

说明书

本发明公开了一种基于混沌S盒的图像加密算法的解密方法，首先选取像素值为全0、全1、全2……全255的256个灰度图像，将这256个灰度图像通过原加密算法进行加密，得到256个明文像素值矩阵；然后获取对加密后的密文图像的像素值矩阵；接着将256个明文像素值矩阵上每个位置的像素值，与密文图像的像素值矩阵的对应位置上的像素值进行遍历比较，找出密文图像每个位置的像素值所对应的每个原像素值，从而得到加密后的密文图像所对应的原始图像。本发明能够在不获取密钥的情况下成功破解出加密后的图像，不仅图像恢复率高，而且简化了计算过程；本发明不仅适用于原加密算法，而且适用于任何基于S盒的加密系统，具有图像恢复率高、适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及密码分析技术领域，尤其涉及一种基于混沌S盒的图像加密算法的解密方法。

背景技术

随着网络技术的快速发展，在为人们生活带来各种便利生活的同时，网络信息安全也愈发引起人们的重视。人们通过各种传输媒介进行沟通交流，如视频、音频、文件、图像等，在传输媒介的传输过程中，不可避免的会产生一些信息安全问题。对于信息安全，需要保证信息的保密性、真实性、完整性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性。网络安全下的信息安全体制是我们保证信息安全的关键，从而进行消息认证、数据加密、图像加密来保证安全机制的完善、安全系统的健全是我们所关注的重点。

数字图像是一种以二维数字组形式表示的图像，具有直观性的特点，是一种广泛应用的数字信息。由于数字图像处理信息量大，占用频带宽，数据冗余度大，相邻像素间的相似度高的特点，采用传统的加密技术会产生效率低、浪费计算资源的缺点。混沌系统具有内在随机性、敏感性、遍历性、不收敛性、伪随机性等特点，能够克服传统加密算法的缺点，因此被广泛应用于图像加密领域，因此混沌密码成为新型密码学中研究的热点之一。

在密码技术发展的同时，密码分析技术也得到了空前的发展。为提升密码系统的安全性，很多新的密码破解方案基于密码分析技术被提出来。S盒替换是加密系统设计中常用的一种经典技术，S盒作为高级加密标准中唯一的非线性部件，是影响算法性能的重要因素之一，使用强大的S盒结构有助于进行安全加密，抵御差分密码分析。

等人于2017年设计了一种具有高初值敏感性和宽密钥空间的混沌系统，使得生成的随机序列在NIST测试中表现出极好的随机性，并使用混沌系统设计简单的计算复杂度低的算法步骤生成S盒，实验证明生成的S盒具有很好的性能，能有效地提高加密算法的安全性。

在基于混沌的S盒图像加密算法中，加密算法的解密过程必须仅依赖于密钥，解密者在不知道加密系统的密钥时，无法对加密后的图像进行解密；S盒替换的方法只改变了矩阵的数值，并未改变每个像素的位置，从S盒替换入手可以很容易地对加密后的图像进行解密。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于混沌S盒的图像加密算法的解密方法，能够在无法得知密钥的情况下对加密后的图像进行解密，具有计算过程简单，图像还原度高的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于混沌S盒的图像加密算法的解密方法，依次包括以下步骤：

(1)选取像素值为全0、全1、全2……全255的256个灰度图像，将这256个灰度图像通过原加密算法进行加密，得到256个明文像素值矩阵；

(2)获取加密后的密文图像的像素值矩阵；

(3)将步骤(1)得到的256个明文像素值矩阵上每个位置的像素值，与密文图像的像素值矩阵的对应位置上的像素值进行遍历比较，找出密文图像每个位置的像素值所对应的每个原像素值；

对像素进行遍历的过程如下：