[发明专利]一种高维混沌系统下的彩色二维码加解密方法

摘要

本发明提供了一种高维混沌系统下的彩色二维码加解密方法。该方法定义了高维混沌系统下DNA序列和SHA‑256算法的使用方法并将其应用到了彩色二维码的加解密中。加密方法涉及密钥和初始值生成；利用DNA编码；彩码密钥矩阵异或操作；彩码矩阵数值置换；利用DNA解码；合成加密彩色二维码等步骤。解密方法是对加密方法的逆操作。从模拟实验中可以看出，本发明方法具有较好的伪随机性、防伪造性和抗攻击性。

主权项

一种高维混沌系统下的彩色二维码加解密方法，其特征在于：所述的高维混沌系统下的彩色二维码加解密方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1：使用SHA‑256散列算法处理彩色二维码，生成加密密钥K和Lorenz混沌系统的初始值；步骤2：设定多种DNA序列编解码规则；步骤3：将上述彩色二维码分解成R,G,B三个矩阵，然后将每个矩阵分别变换为二进制彩码矩阵R(m,n×8)，G(m,n×8)，B(m,n×8)，之后从上述多种DNA序列编解码规则中选择一种规则并分别编码上述三个二进制彩码矩阵，得到三个DNA序列彩码矩阵Pr(m,n×4)，Pg(m,n×4)，Pb(m,n×4)；步骤4：将上述加密密钥K转换为二进制加密密钥序列Kb，然后重复t次二进制加密密钥序列Kb(t＝(m×n×8)/32)而生成二进制加密密钥矩阵Mk(m,n×8)；之后使用与上述步骤3中相同的编码规则编码二进制加密密钥矩阵Mk，得到DNA序列加密密钥矩阵Mke；步骤5：根据DNA异或运算规则将上述三个DNA序列彩码矩阵Pr，Pg，Pb和DNA序列加密密钥矩阵Mke分别进行异或运算而得到三个第一二进制中间矩阵Pr’，Pg’，Pb’；步骤6：利用Lorenz系统和k1‑k11、k12‑k22、k23‑k32三部分的加密密钥X，Y，Z生成的Lorenz系统初始值x0，y0，z0形成三个长度分别是(m×n×4)的混沌实数序列xn，yn，zn；步骤7：根据上述混沌实数序列xn，yn，zn采用混沌序列的索引函数计算得到索引值lx，ly，lz；步骤8：将上述步骤5得到的第一二进制中间矩阵Pr’，Pg’，Pb’分别转化为向量Vr(m×n×4)，Vg(m×n×4)，Vb(m×n×4)，然后结合步骤7中得到的索引值lx，ly，lz将向量Vr，Vg，Vb置乱而得到三个第二二进制中间矩阵Vr’，Vg’，Vb’；步骤9：将上述三个第二二进制中间矩阵Vr’,Vg’,Vb’分别转化为三个第三二进制中间矩阵Re(m×n×4)，Ge(m×n×4)，Be(m×n×4)，然后从上述多种DNA序列编解码规则中选择一种规则解码第三二进制中间矩阵Re，Ge，Be，得到三个第四二进制中间矩阵Rb，Gb，Bb；步骤10：将上述三个第四二进制中间矩阵Rb，Gb，Bb合并还原得到加密的彩色二维码；步骤11：解密时按照上述步骤10至步骤1进行逆操作，最后得到还原后的彩色二维码。