基于分数阶统一混沌系统的图像加密算法.docx

138传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2017年第36卷第6期

DOI:10.13873/J.1000—9787(2017)06—0138—04

基于分数阶统一混沌系统的图像加密算法*

毛骁骁，孙克辉，刘文浩

（中南大学物理与电子学院，湖南长沙410083)

摘要：为了解决数字图像信息传输所面临的安全性问题，基于分数阶统一混沌系统，提出了一种新的图像加密算法。采用经典的置乱—扩散机制，整个加密策略分为图像像素位置置乱和像素值替代两个过程。在像素置乱的过程中，采用排序的方式分别对图像的行和列进行置乱。在像素值替代的过程中，通过与密钥序列进行异或运算来实现加密。而混沌系统则作为伪随机序列发生器，并作用于加密的各个阶段。安全性和时间复杂度分析表明：该算法具有高的安全性和低的时间复杂度，且能够抵御几种常见的攻击方式。

关键词：分数阶统一混沌系统；图像加密；安全性和时间复杂度分析

中图分类号：TN918.4文献标识码：A文章编号：1000—9787(2017)06—0138—04

Imageencryptionalgorithmbasedonfractionalorderunifiedchaoticsystem*

MAOXiao-xiao,SUNKe-hui,LIUWen-hao

(SchoolofPhysicsandElectronics,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)

Abstract:Inordertosolvethesecurityproblemduringtransmittingdigitalimageinformation,anovelimageencryptionalgorithmbasedonfractionalorderunifiedchaoticsystemisproposed.Thisalgorithmutilizestheclassicalconfusionanddiffusionmechanism,andthewholeencryptionstrategycanbedividedintotwostages:imagepixelpositionpermutationandpixelvaluesubstitution.Inthefirststage,eachrowandcolumnoftheimagearerespectivelyscrambledbythewayofranking.Inthesecondstage,thepixelvaluesofimagearesubstitutedbytheXORoperationwithkeysequence.Besides,thechaoticsystemisusedaspseudo-randomsequencegenerator,andactsonthetwostages.Securityandtimecomplexityanalysisshowsthatthealgorithmhashighsecurityandlowtimecomplexity,andcanresistseveralcommoncryptogramattacks.

Keywords:fractionalorderunifiedchaoticsystem;imageencryption;securityandtimecomplexityanalysis

0引言

随着计算机技术和网络技术的发展，信息安全的问题日益凸显[1~3]。然而传统的文本加密算法DES(dataen-cryptionstandard)和AES(advancedencryptionalgorithm)并不适用于加密图像，难以满足实时加密的要求[4]。在此背景下，基于混沌的图像加密策略引起了