[发明专利]基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法

说明书

本发明公开一种基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法，对现有logistic混沌映射公式进行改进，解决了控制参数范围受到限制的问题，增加密钥空间，从而有效的抵抗穷举攻击，还可以保留更多的原信息，并且因为利用了混沌系统对初值极端敏感，以及非线性，伪随机性等性质，使得此种加密方式有效的提高图像抵抗攻击的能力；使得经过将本发明logistic混沌系统加密后的图像，在安全性等方面有长足的进步，推动了混沌系统对图像加密方面的研究进程。

技术领域

本发明涉及图像加密技术，具体涉及一种基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法。

背景技术

在大数据时代，最有价值的就是信息，信息的便捷与强大功能有目共睹。密码学是信息安全研究领域的核心学科，主要是研究信息安全，解决传输存储等过程中的信息安全问题。图像是承载信息的一个重要载体，某些图像隐含的信息至关重要。因此必须保证数字图像的传输、存储、访问等过程安全可靠；图像加密是最有效的保护图像安全的途径之一。保障多媒体数据隐私和保密性的图像加密技术在许多应用中发挥着重要的作用，如军事图像数据库、付费电视、保密视频会议、健康管理系统、在线私人相册等等。

而当前图像加密热门方法为利用混沌系统加密，现有的混沌系统加密的方法有以下两类：一类是重点关注加密系统中的随机序列的生成方式；另一类是关注加密算法的结构设计。现有的许多混沌系统都具有控制参数范围受限，生成点分布不均匀，周期性较短的缺点。

现有的logistic混沌系统的参数范围在0-4之间，导致形成的密钥空间较小，容易受到穷举攻击，并且混沌映射对所有的参数所生成的序列均不能遍历整个状态空间，不具备分布均匀性。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法。

技术方案：本发明的一种基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法，对一维logistic混沌系统进行改进生成新的混沌系统，然后图像进行加密，具体步骤如下：

步骤(1)、改进logistic混沌映射公式，即混沌映射公式(1)修改为式(2)；

X_n+1＝u×X_n×(1-X_n) (1)

X_n+1＝RS(u×X_n×(1-X_n)) (2)

式(2)中u为控制参数且u≠0，函数RS(x)是一个右移函数，首先RS(x)函数会获取参数x的整数部分的位数n，然后对参数x进行运算x×10^-n，返回运算结果，使得0≤RS(u×X_n×(1-X_n))1即0≤X_n+11从而使控制参数u不再限制于0到4之间，并且使得控制产生的序列处于混沌状态，这样就可以扩大系统的混沌区域，可选择的密钥数量也得到了增加；通过式(2)生成的序列处于混沌状态(且序列分布均匀参数不受限)；

步骤(2)、确定加密密钥

设定7个密钥：X₁、r₁、X₂、r₂、N、Z、S；其中前四个密钥(X₁、r₁、X₂、r₂)为两对改进后Logistic混沌系统的控制参数和初始值(X₁、r₁)(X₂、r₂)，N为序列值转化为二进制形式时小数点后所取的位数，Z为明文相关量由加密公式(3)得出；