[发明专利]基于ECC和混沌的非对称图像加密方法

摘要

一种基于椭圆曲线密码体制（Elliptic Curve Cryptosystem，ECC）和混沌的非对称图像加密方法，属于信息安全领域。目前，多媒体通信技术的快速发展，如何保护图像内容的安全引起了工业界和学术界的共同关注。同时，对称加密算法存在着密钥管理和安全传递困难的问题。本发明提出一种基于ECC和混沌的非对称图像加密方法。该方法是基于Diffie‑Hellman的密钥交换协议而实现。首先，为减少加密次数，发送方将多个像素转化为一个大整数；其次，她用ECC和混沌加密这些大整数；最后，由加密大整数构成加密图像。该方法为非对称加密体制，有效解决了密钥管理和安全传递困难的问题。实验表明：该方法安全、高效和加密效果良好。

主权项

1.基于ECC和混沌的非对称图像加密方法，其特征在于，密钥产生和加解密步骤为：步骤K1：选择一条密钥长度为l的椭圆曲线E(F_p)，其参数为a，b和p，选择椭圆曲线上的点N作为基点，其周期为T；步骤K2：随机从区间[1, T‑1]中选择一个整数d作为其私钥，计算Q=dN的结果作为其公钥；步骤K3：公布公钥Q和选择的椭圆曲线；步骤K4：令明文图像I大小为m×n，采用哈希算法SHA‑256得I对应的256位哈希值K=k₁, k₂, …, k_i, …, k₃₂，其中k_i为8位，计算公式（1）所示的分段线性混沌映射（Piecewise Linear Chaotic Map，PLCM）的初始值x₀=(k₁⊕k₂⊕…⊕k₁₆)/255和参数q=(k₁₇⊕k₁₈⊕…⊕k₃₂)/510，，                        （1）迭代公式（1）m×n次，产生一个混沌序列X={x_i}_mn；步骤K5：设计算机的精度为10^‑16，Alice计算y_i=mod(x_i×10¹⁶, 256)，                                        （2）其中，x_i为X的第i个元素，所有的y_i构成一个新的整数混沌序列Y={y_i}_mn，按照元素位置，可将Y转换为一幅大小为m×n的混沌图像C；步骤K6：利用C，发送方Alice对I进行ECC加密，可得一幅大小为m×n的加密图像E；步骤K7：利用d，接收方Bob对E进行ECC解密，可得一幅大小为m×n的解密图像D。