金建國　劉櫻川

[摘 要]本文本著實用、高效的設(shè)計原則，利用信息化加密原理，爭取在混沌加密算法，及方案的可拓展性、可發(fā)展性上能有所突破，利用雙混沌加密原理、算法，對圖像文件進行加密，并利用圖像壓縮技術(shù)優(yōu)化加解密速度，并對加密結(jié)果進行了相關(guān)分析，得出切實可行的解決方案。

[關(guān)鍵詞]混沌 圖像 加密

中圖分類號：TN919.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0259-02

21世紀(jì)是信息的時代、知識經(jīng)濟的時代。信息成為社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，信息技術(shù)改變著人們的生活和工作方式。密碼技術(shù)已成為信息安全的關(guān)鍵技術(shù)?；煦缧蛄惺且环N非線性序列，它具有良好隨機性的?？梢砸揽克鼧?gòu)成出新的序列密碼，因此混沌密碼成為全球的密碼學(xué)者的關(guān)注焦點。混沌密碼將把密碼研究引入一個更高的境界。

1、混沌密碼學(xué)概述

眾所周知，加密的一般過程是將明文的信息流變換為可逆的類隨機流，解密過程則是對數(shù)學(xué)變換逆變換的猜測處理過程，將得到的類隨機流還原為明文。顯然密文的類隨機性強弱決定了還原為明文的過程難易程度。

混沌加密主要是利用由混沌系統(tǒng)迭代產(chǎn)生的序列，作為加密變換的一個因子序列?；煦缂用艿睦碚撘罁?jù)是混沌的自相似性，使得局部選取的混沌密鑰集，在分布形態(tài)上都與整體相似?；煦缦到y(tǒng)對初始狀態(tài)高度的敏感性，復(fù)雜的動力學(xué)行為，分布上不符合概率統(tǒng)計學(xué)原理，是一種擬隨機的序列，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以提供具有良好的隨機性、相關(guān)性和復(fù)雜性的擬隨機序列，使混沌系統(tǒng)難以重構(gòu)、分析和預(yù)測。

2、雙混沌加密算法流程及實現(xiàn)原理

利用雙混沌對圖像進行加密處理，并且在此基礎(chǔ)上增加了圖像文件的批量處理，及圖像壓縮技術(shù)，保證了加密的易用性及實用性，加密程序設(shè)計流程圖如下圖所示：

對Logistic混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的序列通過一種動態(tài)量化得到置換矩陣的隨機數(shù)，再通過貓混沌系統(tǒng)的映射，利用整數(shù)求余的量化方法來得到"異或"加密的隨機數(shù)，與置亂后的圖像依次"異或"。

設(shè)原始圖像為I，大小為m×n，則圖像I可以表示為：

利用一種隨機全排列生成算法來生成置換加密中所需的全排列。本置換方法分為行置換和列置換，行置換算法描述如下：

1）設(shè)生成的置換矩陣大小為m×n，首先要生成一個0～M-1之間的全排列元素，元素數(shù)目為M（M>n）。

2）初始化全排列矩陣，令{0，1，…，M-1}中所有元素的一個全排列為{a0，a1，…，aM-1}，當(dāng)i≠j時，有ai≠aj。全排列初始值系數(shù)為L，令n=L×M，L可以當(dāng)密鑰給出，一般L在（0.5，0.7）區(qū)間即可。

加密效果測試：

該算法生成的全排列對混沌系統(tǒng)的初值敏感，密鑰的細微差別都將產(chǎn)生不同的全排列。利用該算法可以生成任意多所需長度的隨機全排列，算法中細微部分可以靈活處理，以增強密鑰強度。

解密算法是加密算法的逆運算，在解密算法中，置換矩陣是加密算法中置換矩陣的逆置換，"異或"矩陣與加密中的"異或"矩陣相同，只是在解密過程中要先進行"異或"運算，最后再進行"異或"運算。

參考文獻

[1] 黎婭，徐江峰.基于混沌的圖像加密技術(shù)進展[J]. 河南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）. 2005（03）.

[2] 文志強，李陶深，張增芳. 一種新的基于混沌序列的圖像加密技術(shù)[J]. 計算機工程. 2005（10）.