[发明专利]基于混沌和DNA动态平面运算的图像加、解密方法及系统

说明书

本发明涉及本发明公开一种基于混沌和DNA动态平面运算的图像加、解密方法及系统，加密方法利用原始平面图像产生混沌系统所需的初始值；产生置乱阶段需要使用的位置信息，根据位置信息采用交叉置乱算法排列原始图像；将排列后的图像划分为四个相同大小的子图像，任意选择其中一个子图像，采用DNA匹配规则对其进行编码，动态分解为四个DNA平面；采用交叉置乱算法排列四个DNA平面，重新组合成子图像，并进行DNA解码获得新的子图像；采用新的子图像以异或操作混淆和扩散至其他三个子图像，得到三个新的子图像，将四个新的子图像重新组合得到加密图像。解密方法是加密方法的完全逆过程。本发明具有较强的抵御典型攻击的能力，具有良好的安全性能。

技术领域

本发明属于图像加解密的技术领域，尤其涉及一种基于混沌和DNA动态平面运算的图像加、解密方法及系统。

背景技术

HTTPS也被称为HTTP over SSL，HTTP over TLS和HTTP Secure，用于Internet上的安全通信。HTTPS主要有两个步骤：密钥交换和数据加密。对称加密是最快速、最简单的一种加密方式。非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，与对称加密相比，在相同条件下，非对称加密花费更多的时间。因此，在实际应用中，由于密钥量比实际数据小，所以在密钥交换阶段使用非对称加密。然而，在数据加密阶段已经应用了对称加密，对称加密需要将密钥在网络传输，安全性不高。

近年来，混沌常常被用于设计图像加密算法。由于其对初始条件，伪随机性，遍历性和再现性的敏感依赖性，与加密需要的特征非常相似，从而混沌被广泛应用于图像加密领域。虽然目前混沌系统与加密技术相结合是现如今最热门的一个课题，有大量的加密算法面世，但是这些加密算法并不成熟，仍然需要进一步的研究。

DNA编码与解码是一种处理信息的生物学方法。随着计算技术的飞速发展，产生了海量数据，数据变得庞大而复杂。我们知道，在生物学中细胞由大量的信息组成。单个信息单元图像可以被看作是细胞的独特对应物，例如，一种DNA碱基序列。使用处理DNA碱基序列的相同方法来处理图像中编码像素是处理信息的一种有效方式。

综上所述，在现有技术中如何结合混沌系统与DNA编解码提高抵御攻击的能力、提高加解密过程的安全性能的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为了解决上述问题，在混沌和DNA平面运算的基础上，提供一种基于混沌和DNA动态平面运算的图像加、解密方法及系统。本发明的图像加、解密方法具有较强的抵御典型攻击的能力，具有良好的安全性能。

本发明的第一目的是提供一种基于混沌和DNA动态平面运算的图像加密方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于混沌和DNA动态平面运算的图像加密方法，该方法包括以下步骤：

(1)利用原始平面图像产生混沌系统所需的初始值，建立混沌系统初始值与原始图像的关系；

(2)根据混沌系统初始值产生置乱阶段需要使用的位置信息，在置乱阶段，根据位置信息采用交叉置乱算法排列原始图像，得到排列后的图像；

(3)将排列后的图像划分为四个相同大小的子图像，任意选择其中一个子图像，采用DNA匹配规则对选择的子图像进行编码，将编码后的子图像动态分解为四个DNA平面；

(4)采用交叉置乱算法排列四个DNA平面，将这四个经过置乱的DNA平面重新组合成子图像，并进行DNA解码获得新的子图像；

(5)采用新的子图像以异或操作混淆和扩散至其他三个子图像，分别得到三个新的子图像，将这四个新的子图像重新组合得到完整的加密图像。