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1、沌序列， 然后根据子密钥及图像类型将其转换为无符号整数序列， 最后再依次与对应的像素值进行异或运算以实现置换加用评价指标对加密效果与安全性进行分析。理论分析与实验结果表明，该算法密钥空间大，具有良好的加密效果、安全统计特性，且抗干忧能力较强。键词 ： 数字图像加密 ； 像素置换 ； 混沌序列 ；Logistic 映射Universal Digital Image Encryption Algorithm Base on Chaotic SequenceLU Shou-dong（School of Information and Statistics，Guangxi University of
2、Finance and Economics，Nanning,Guangxi 530003，China）stract: In order to protect digital images information, a universal digital image encryption algorithm based on chaotic sequence is propotly, according to the key and the size of image, a chaotic sequence is generated. Then, according to the sub-key
3、 and the type of imchaotic sequence is converted to an unsigned integer sequence. Lastly, pixel permutation encryption will be realized by using the XOR operaween the unsigned integer sequence and each corresponding pixel value in turn. The effect of encryption and security is also analyzed by ueval
4、uation index. Theoretical analysis and experimental results show that the algorithm has a large space of key, a good encryption effrity and statistical characteristics, a strong anti-noise ability.words: digital image encryption; pixel permutation; chaotic sequence; Logistic mapping引言可改变图像的直方图，因此安全性
5、更好。本文在研究已有数字图像加密方法的基础 提出一种基于混沌序列的通用数字图像加密算计算机与网络技术的快速发展极大地促进了字图像的深入应用与广泛传播。时至今日，数图像已成为人们获取或交流信息的重要手段，并通过仿真实验对其有效性进行了验证。该算法ternet 也已成为数字图像最主要的“集散地” 。为用像素置换加密的思想，由混沌序列决定图像各免非法使用者轻易获取数字图像中的有用信息，素值的异或运算操作数，不但易于实现，而且不其进行相应的加密是很有必要的。图像尺寸规格的限制，具有良好的安全性与通用数字图像加密是数字图像处理领域的一个重要 1 混沌序列究方向，而基于混沌序列的数字图像加密算法则混沌序列
6、由混沌系统产生，而混沌系统则是近年来的研究热点之一 1-2。综观各种已提出来种复杂的非线性动力系统。非线性动力系统在一加密算法，所采用的基本技术主要有像素置乱与的条件下会进入混沌状态，即出现确定的、类随素置换两种 3-8。其中，前者随意搅乱像素的坐标，的、既非周期又不收敛的过程。根据混沌系统方者随机替换像素的值。二者均可有效隐藏图像的：c om p u t e r . 技 术s e c u r i t y类随机、确定可再生的混沌序列。混沌序列是混沌运动的轨迹，具有遍历性、随机性、非周期性以及 对系统参数与初值的敏感依赖性，因此符合密码 学中关于序列密码的要求，可用于对信息进行加密。 此外，混沌
7、序列又具有确定性，可根据同样的系统 参数与初值予以重构，并用于对信息进行解密。显 然，在此加密、解密过程中，生成混纯序列的系统 参数与初值均可作为密钥使用。更为重要的是，密 钥与算法是分开的，且算法的公开并不影响安全性， 完全符合现代密码体制所要求的 Kerckhoffs 准则。混沌系统类型各异，且有高维、低维之分，如 一维的 Logistic 映射、二维的 Henon 映射、三维的Lorenz 映射等。其中，Logistic 映射的定义为 6 ：分别与各像素值进行异或运算，以达到理想的置换效果。设图像 Image 的大小为 第 j 列（R、G、B 分量值） 。先由密钥，为其第 i 行）像素的
8、灰度值（或产生长度为的混沌序列，并将其按图像类型转换为无符号整数序列然后按对应关系将与) 进行 XOR 异或运算即可得到置换后的像素值。混沌序列转换为无符号整数序列的公式为 ：式中 ：； a bs 表 示 取绝对值 ； round 表示取最近整数 ；T 值则随图像类型而定（如 ：48bit 真彩图像、16bit 灰度图像取65536，24bit 真彩、8bit 灰度图像、256 色索引图式中，为系统参数（又称分枝参数） ，且像取 256，16 色索引图像取 4，二值图像取 2） 。据，。研究表明，当时，Logistic 映射进入混沌状态，所生成的混沌序列此公式，k 也可作为算法的子密钥使用。像
9、素置换的公式为 ：具有良好的随机分布特性与近似于零均值白噪声的遍历统计特性，且对初值是一种颇为理想的伪随机序列。 在使用 Logistic 混沌序列适当舍弃其最前面的 项（一般取极为敏感，式中。根据异或运算的性质，要恢复置换前的像素值时，可） ，以扩大只需对置换后的像素值再进行一次同样的异或运算其“雪崩效应” ，进一步提高安全性。相应地， 也可作为密钥的一个分量。即可。运算公式为 ：图像各像素经过随机置换后，将因像素值的随本文算法将采用由密钥有相应长度的 Logistic 混沌序列。所生成的具机组合而变得面目全非，其灰度直方图统计特性将为简单起见，对于真彩图像的 R、G、B 三基分量，本文算法
10、采用同一混沌序列按同样的方式行像素置换加密。本加密算法是可逆的，解密算法与加密算法密相同，过程相反。实验结果与分析实验结果对于各类常见图像，按本文算法使用 MATLAB图 1 本文算法灰度图像 Cameraman 加密效果007a/R2008b 平台进行仿真实验，加密后的图均变得面目全非，毫无原始图像的痕迹，表明了法的有效性。实验采用 Logistic 混沌序列，密钥，子密钥。限于篇幅，此仅给出几个具有代表性的例子。图 1 为 2562568b 灰度图像 Cameraman 的验结果，包括原始图像及其灰度直方图、加密图及其灰度直方图。图 2 为 25625624b 真彩图像 Girl 的实验结
11、，包括原始图像及其 R 分量直方图、加密图像及R 分量直方图（G 分量与 B 分量的直方图效果 图 2 本文算法 24bit 真彩图像 Girl 加密效果 似） 。图 3 为 110551b 二值图像 Fetion_Logo 的验结果，包括原始图像及其直方图、加密图像及直方图。图 4 为安全性实验结果。图中所示为图 1（a）加密图像图 1（c）使用不同的密钥进行解密的效术s e c u r i t yc om p u t e r . 技 般可通过水平、垂直与对角方向的全部相邻像素对进行测试。相邻像素相关系数的计算公式为 7 ：式中，x、y 为图像（或其 R、G、B 分量）中图 3 本文算法二值
12、图像 Fetion_Logo 加密效果两个相邻像素的灰度值，为协方差，为方差，为均值。如表 1 所示，为 Cameraman 与 Fetion_Logo图像相邻像素相关系数的实验结果。如表 2 所示为 Girl 图像 R、G、B 分量相邻像素相关系数的实验结果。实验数据表明，原始图像中相邻像素高度相关（相关系数为 0.70-1.00） ，而加密图像相邻像素几乎不相关（相关系数接近于 0） 。表 1 Cameraman 与 Fetion_Logo 图像相邻像素的相关系数图 4 图 1（c）安全性实验结果 3.2 安全性分析基于混沌序列对于系统参数与初值的敏感依赖 性，本文算法对密钥是极其敏感的。
13、如图 4 所示的 实验表明，修改初值 仅相差 10-15，所得到的解密 图像依然是面目全非，毫无原图痕迹，这是混沌序 列的初值敏感性所致。同样，修改 值、 值或 k表 2 Girl 图像 R、G、B 分量相邻像素的相关系数3.3.3 信息熵图像信息熵用于度量图像中灰度值的分布情况值，也得到类似的结果。只有密钥和子 灰度值分布越均匀，信息熵越大，反之则越小。信密钥 k 完全正确时，才能正确解密出原始图像。此外，本算法的密钥空间巨大，可进一步确保其安全 性。息熵的计算公式为 8 ：机研究与发展 ,2002,39(10):1317-1324.3 文志强 , 李陶深 , 张增芳 . 一种新的基于混沌序
14、列的抗干扰能力本文算法直接对像素值进行置换加密，并未将像加密技术 J. 计算机工程 ,2005,31(10):130-131,190.4 杨格兰 , 张建明 , 向德生 . 基于混沌序列的二值图像 素高位平面信息转移到低位平面，因此具有较强密算法 J. 计算机技术与发展 ,2006,16(2):148-150,153.5 赵莉 , 张雪锋 , 范九伦 . 基于混沌序列的数字图像加抗干扰、抗有损压缩能力。 算法 J. 微电子学与计算机 ,2007,24(2):73-74,78.6 高飞 , 李兴华 . 基于混沌序列的位图像加密研究 J .结束语京理工大学学报 ,2005,25(5):447-45
15、0. 基于混沌序列，本文提出了一种通用的数字图7 李太勇 , 贾华丁 , 吴江 . 基于三维混沌序列的数字图加密算法 J. 计算机应用 ,2006,26(7):1652-1654.8 李鹏 , 田东平 . 基于超混沌序列的数字图像加密算法 微电子学与计算机 ,2008,25(3):4-7.加密算法。该算法充分利用混沌序列的固有特，具有良好的安全性。此外，该算法易于实现，使用 Logistic、Henon、Lorenz、Chen、Chua、作者简介 : 卢守东（1969 ） ，男，广西岑溪，高级工ossler 等各类混沌系统所产生的混沌序列，适用 师，主要研究领域为数字图像处理、网络与数据库技
16、Web 服务等。 收稿日期 ：2012-07-17各种图像，且不受图像规格或大小各的限制，具较强的通用性、灵活性与实用性。在本文算法的基础上，可结合使用相应的像素乱技术，使加密图像具备较强的抗剪切（破损启明星辰发布两款万兆新品 全面迈入万兆安全时代5 月 24 日，国内信息安全行业领军企业天清万兆 ADM 可以针对网络中异常流量 及 DDoS 攻击进行探针式精确检测和手术式彻 底清洗。该系统包括可独立部署的检测组件、 清洗组件以及实现统一管理的管理中心。天 清万兆 ADM 单机最大提供 20G 的清洗能力， 通过集群部署的方式，可构建具有 640G 清洗 能力的清洗中心，可以为运营商骨干网及大 型企业网络提供恶意流量监控、流量型和应 用层 DDoS 攻击清洗、DNS 和 VoIP 业务防护等 方面的安全能力。在发布会上，启明星辰还一并推出了 万兆整体解决方案，通过融合公司旗下各类 安全产品，为用户提供从
