基于混沌理论的数据加密算法研究-信号与信息处理专业论文.docxVIP

目录目录 目录 目录 中文摘要 I Abstract ．．II 第1章绪论 ．．1 1．1混沌概述 1 1．2课题研究的背景及意义 2 1．3混沌加密的发展现状 3 1．4本文主要研究内容及结构体系 4 第2章混沌理论与密码学基础 一6 2．1混沌理论 6 2．1．1混沌的定义 一6 2．1．2几种典型的混沌模型 7 2．1．3混沌的特性 ．11 2．1．4混沌的分析方法 13 2．2密码学基本概念 ．．1 4 2．2．1密码学的发展 1 5 2．2．2密码体制的分类 1 6 2．2．3密码学的安全性分析 16 2．3混沌与密码学的联系 17 2．3．1混沌密码学的发展 17 2．3．2混沌与密码学的联系 ．17 2．4本章小结 1 8 第3章一种改进的混沌序列生成算法 19 3．1混沌伪随机序列研究 20 3．1．1伪随机序列的生成 ．20 3．1．2短周期现象及其改善 ．21 万方数据 熏龙江大学硕士学位论文 熏龙江大学硕士学位论文 3．2一种改进的混沌序列算法 24 3．2．1混沌系统的性能分析 ．24 3．2．2混沌序列算法设计 ．29 3．2．3算法的性能分析与比较 ．3 l 3．3本章小结 34 第4章基于改进混沌序列的图像加密算法研究 35 4．1图像加密技术研究 35 4．1．1图像像素位置置乱 ．35 4．1．2密文反馈的图像灰度值扩散 ．37 4．2基于改进的混沌序列的图像加密算法 38 4．3加密结果仿真及安全性分析 39 4．3．1密钥空间分析 ．40 4．3．2密钥敏感性分析 ．40 4．3．3抗干扰能力分析 ．42 4．3．4抗统计攻击分析 ．44 4．3．5抗差分攻击分析 ．48 4．3．6信息熵 ．49 4．4本章小结 49 结‘论 ．．50 参考文献 52 攻读硕士学位期间发表的学术论文 57 致谢 ．．58 独创性声明 59 万方数据 第1章绪论第1章 第1章绪论 第1章 绪论 计算机技术、互联网技术和数字通信技术的飞速发展为我们带来了极大的便 利，它们之间的相互融合与渗透又构成了多种多样的信息系统，遍布到我们生活 的各个方面，人们可以足不出户的实现网上购物、银行交易、生活缴费、在线阅 读、文件传送等等的基本生活需求，但是随之而来的信息安全问题也在考验着我 们，甚至是关系到了国家的政治、经济、军事、外交等方面的安全与稳定，因此 信息加密技术越来越受到重视。而混沌系统由于具有良好的伪随机性和不可预测 性而被应用到加密领域，使得混沌密码学成为了传统密码学的重要分支。本章先 阐述了混沌基本内容以及课题的研究意义和背景，而后总结了将混沌理论用于数 字图像信息加密的现状以及存在的问题，并简要提出了本课题进行的相关工作和 结构安排。 1．1混沌概述 在一个确定性系统中出现的不确定现象被称为混沌现象，它来自非线性。混 沌理论基础最早可以追溯到19世纪末的定性理论，但是其起源是在20世纪70年 代，发展壮大在80年代n 3。混沌理论将有序和无序、确定性与随机性进行了统一， 被认为是继相对论和量子力学之后的又一次重大的物理学革命。 法国物理学家、数学家Poincare被认为是混沌学的鼻祖，他在分析三体模型 时发现三体引力的相互作用能够产生复杂的动力学现象，因此提出了该模型可能 存在混沌的假说。第一个给出混沌实例的是美国气象学家Lorenz心1，1963年他在 论文《确定性的非周期流》中，为了描述天气演变情况建立了一个三维常微分方 程，并发现了系统的长期状态对初值的敏感性口1，他用一个形象的比喻来解释这个 现象：“巴西的一只蝴蝶扇动几下翅膀，可能会引起三个月后美国德克萨斯州的一 场龙卷风。”一年后，法国天文学家Henon简化了Lorenz方程，提出了可以产生 随机行为的二维系统，即Henon混沌系统。1975年李天岩和美国数学家J．Yorke 在论文《周期3意味着混沌》中提出“混沌”一词，并揭示了混沌系统的演化过 万方数据 黑龙江大学硕士学位论文 黑龙江大学硕士学位论文 程。1976年，美国数学家R．May在论文《具有极复杂动力学的简单数学模型》中 建立了Logistic混沌模型，指出了一维映射也能产生复杂的混沌运动。1983年， 蔡少棠用简单的非线性电路实现了混沌，提出了著名的蔡氏电路，为混沌在通信 领域的应用奠定了基础。 1．2课题研究的背景及意义 人们每天都在用手机、计算机等通信设施来进行数据信息的传送，甚至有许 多涉及到隐私或者需要保密的敏感信息，例如银行账户信息、个人身份信息、商 业文件、涉密资料等等。但是由于人们所依赖的网络或者公共通信方式具有共享、 开放的特点，为传送数据的安全性埋下了隐患。近年来，新型病毒层出不穷，网 络黑客越来越多，各种个人信息泄露、非授权文件被使用、秘密文件被窃取的案