图像加密

图像加密

随着计算机与互联网技术迅速发展，再加上大数据的崛起，网络传输信息量与速度的不断发展，网络传输的信息量和速度令人惊叹。但在传输过程中却很少有人关注到安全问题，为防止在数据传输过程中被他人拦截盗取和破坏，则可以利用混沌系统在图像、音频、视频等方面加密来设计缜密的算法。

 

少了一个铁钉，掉了一个马掌；

掉了一个马掌，失了一匹战马；

失了一匹战马，丢了一个国王；

丢了一个国王，输了一场战争；

输了一场战争，亡了一个国家。

——西方世界民谣

 

正如这首西方世界民谣一样，在混沌系统中，对其初始条件进行及其微小的改变，就会发生生翻天覆地的变化。这正是混沌系统对初始条件的敏感依赖性特性，而这一特性应用在密码学上再合适不过了。因此，本文将利用这一特性进行图像加密。

图像加密的基本原理有两种：置乱和扩散。置乱是将图像各像素点按一定的规则打乱顺序。扩散是通过在元素之间建立扩散路径，使元素沿着该路径向其他元素扩散。每一个元素都沿着指定的路径扩散，从而使元素间相互发生影响。

 

logstics混沌系统图像加密

函数系统方程：

                                                                         

当满足以下条件时：

                                                                                   1<x0<1

                                                                                  3.57<μ<4

Logistic函数工作于混沌状态。

图像加密算法：

Step1:  利用logistics系统生成一维序列。

Step2: 取其中一段长度满足需加密图片像素width*height的一维序列chaos_seq。

Step3:  然后将chaos_seq序列从小到大排列，记录下标序列indx_en。

Step4:  利用序列indx_en生成width*height的矩阵，最后交换排列前后的像素位置进行置乱。

Step5:  解密过程为加密的逆过程。

仿真：

                                                                          

                                                                                           原图

                                                                          

 

                                                                                       加密图片

                                                                           

                                                                                      解密图片

加密效果分析：

                                                                   

                                                                              加密前像素分布直方图

 

                                                                   

                                                                              加密后像素分布直方图

基本上可以完成加密，但是加密的密钥空间较小，而且容易被破解且通过像素直方图可看出加密前后的分布不算均匀，算法任需改进。

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