基于二維超混沌與三維混沌復合的圖像加密算法

吳貽峰， 緱新科

(蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院，蘭州 730050)

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隨著軟硬件技術的快速發展與革新，數字化信息傳輸技術的應用也變得越來越廣泛。圖像因其具有快捷方便、信息量大等特點，在地質、氣象、航空航天等領域均有廣泛的應用，這也使得對信息源的安全保護變得尤為重要[1]。由于傳統的以AES為代表的信息加密系統， 加密效率低，難以滿足當前的需求，而混沌具有對初始 條件的高度敏感性、遍歷性、混合性、非周期性等特點，在處理大數據量信息時具有獨特的優勢，因此基于混沌的圖像加密得到了越來越多研究學者的重視[2-4]。

近年來，大量的圖像加密算法被提出，香農提出的混淆擴散機制在圖像加密算法中得到了成功的應用和發展。很多研究人員提出的混沌加密算法，性能優異、安全性高，但是也存在一些不足。文獻[5]提出的超混沌加密算法，優化了像素置亂和擴散過程，魯棒性較好，但是加密速率并不理想，即使是256×256的8位圖像，也需要接近1 s的時間，實時性不佳；文獻[6]提出的新型置換和替代加密算法，將像素值擴散矢量和置亂矢量耦合，增加了加密系統的破解難度，但其使用的是一維Logistic映射，擬平凡密鑰存在，安全性不高；文獻[7]提出的像素位置比特位雙重置亂算法，加強了明文與密鑰的關系，提高了系統的安全性，但只使用了Kent映射，密鑰空間受到限制；文獻[8]提出的基于二維超混沌加密算法以及文獻[9]提出的先局部再整體的置亂方式，方法新穎，僅通過兩輪加密就可以得到較好的效果。……