基于广义M-J集与复Lorenz系统的加密方案研究

发布时间：2024-12-26 01:22

　　随着信息技术与计算机的快速发展,信息安全正在受到越来越多人的关注,信息安全不仅关乎个人隐私,更关乎整个国家的安全与发展问题。混沌系统因其对初值的敏感性、遍历性等特性,一直是信息安全领域研究的重点。利用混沌系统设计的分组密码、流密码加密系统和以混沌同步为核心的保密通信方案是混沌密码学的两大研究主体。分形与混沌都是非线性理论的重要组成部分。而且作为典型的分形集合,广义M-J(Mandelbrot-Julia)集的迭代动力系统具有混沌的优良特性。本文的主要工作是提出了一个基于广义M-J集和一次一密的图像加密方案,研究了复Lorenz系统电路、反同步控制电路的设计与应用问题。随着量子计算机的飞速发展,低密钥空间的加密方案面临着巨大的安全威胁。并且基于混沌的图像加密方案以系统的初值作为密钥,密钥的取值范围往往不可变,这为破解者进行穷举攻击提供了一种途径。针对以上问题,提出了一个基于一次一密与广义M-J集的图像加密方案。该方案具有远超现有绝大部分加密方案的大密钥空间(23250),并且具有可以根据需要任意选择的密钥参数。为了弱化因大密钥空间带来的密钥传输与密钥管理的难度,提高加密方案的安全性,本方案...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 混沌图像加密的研究现状
        1.2.2 复混沌系统研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 图像加密与混沌电路的基础理论
    2.1 分形与混沌的定义
        2.1.1 分形的定义
        2.1.2 混沌的定义
    2.2 图像加密基础理论和安全性分析指标
        2.2.1 散列函数
        2.2.2 一次一密
        2.2.3 攻击方式
    2.3 混沌电路的基本设计方法
    2.4 本章小结
第3章 基于广义M-J集的数字图像加密方案
    3.1 广义M-J集
    3.2 加密方案的设计
        3.2.1 密钥的产生
        3.2.2 加密算法
        3.2.3 解密算法
    3.3 实验结果
    3.4 安全性分析
        3.4.1 密钥空间
        3.4.2 密钥的选取
        3.4.3 直方图分析
        3.4.4 相关性分析
        3.4.5 密钥敏感性分析
        3.4.6 差分攻击
        3.4.7 已知明文攻击和选择明文攻击
        3.4.8 全局熵与局部熵分析
        3.4.9 速度分析
        3.4.10 NIST随机性测试
    3.5 本章小结
第4章 复Lorenz系统的电路实现与应用
    4.1 复Lorenz系统的特性
        4.1.1 复Lorenz系统
        4.1.2 初值敏感性
        4.1.3 李雅普诺夫指数
        4.1.4 混沌吸引子
    4.2 复Lorenz系统的电路设计与实现
        4.2.1 变量比例压缩与时间尺度变换
        4.2.2 电路设计
        4.2.3 电路仿真
    4.3 复Lorenz系统的同步电路设计与实现
        4.3.1 反同步控制
        4.3.2 控制器的电路设计
        4.3.3 电路仿真
    4.4 复Lorenz系统反同步控制电路在保密通信中的应用
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果和参加的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：4020308