發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 06:52

　　 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對(duì)于信息安全等問(wèn)題越來(lái)越重視。因?yàn)樾畔⒌膫鬏斨饕�以文本和圖像這兩種數(shù)媒文件類(lèi)型為載體,而加解密技術(shù)做為一種有效的文件保護(hù)方法,所以使用加密算法對(duì)這兩種數(shù)媒文件進(jìn)行加解密處理具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的加密算法在安全性及加密速度上不能得到很好的平衡,而混沌系統(tǒng)由于其初值敏感性和偽隨機(jī)性等特點(diǎn)被廣泛的用于密碼學(xué)中。本文在這一背景下,提出針對(duì)文本和圖像數(shù)媒文件類(lèi)型的基于混沌系統(tǒng)的加解密算法,主要研究?jī)?nèi)容如下:針對(duì)文本文件類(lèi)型,提出一種基于混沌系統(tǒng)和AES的數(shù)媒文件加密算法。利用一個(gè)Logistic混沌映射對(duì)原始高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard,AES)密鑰擴(kuò)展算法進(jìn)行改進(jìn)得到一個(gè)輪密鑰序列,再與另外一個(gè)Logistic混沌映射生成的混沌序列異或,得到最終的擴(kuò)展密鑰;然后利用Chebyshev混沌映射動(dòng)態(tài)生成S盒,再使用Arnold混沌系統(tǒng)對(duì)S盒進(jìn)行置亂,從而構(gòu)造出AES算法中的S盒。所提算法不僅在密鑰空間上得到了極大的擴(kuò)展,而且克服了傳統(tǒng)AES算法中使用固定的S盒而不能有效的抵抗明文攻擊的缺點(diǎn),同時(shí)該算法也保證了加密的安全性和效率。針對(duì)圖像文件類(lèi)型,提出一種基于多混沌系統(tǒng)的數(shù)媒文件加密算法。首先用Chebyshev混沌序列對(duì)原始圖像分別在行和列上同時(shí)進(jìn)行置亂和擴(kuò)散處理,得到中間加密圖像;然后對(duì)Lorenz混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列進(jìn)行升序排列和數(shù)字化處理,得到灰度矩陣和位置矩陣,使用這兩個(gè)矩陣對(duì)中間加密圖像進(jìn)行加密處理,得到最終的加密圖像。所提算法同時(shí)進(jìn)行置亂和擴(kuò)散操作,能夠有效縮短加密時(shí)間。此外將多個(gè)混沌系統(tǒng)結(jié)合,能有效提高加密算法的安全性。仿真實(shí)驗(yàn)和安全性分析充分表明所提算法對(duì)圖像加密具有良好的安全性和加密效果�；�于上述兩種加密算法,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于混沌系統(tǒng)的數(shù)媒文件加密系統(tǒng)。深入研究系統(tǒng)架構(gòu),將系統(tǒng)分為算法層、接口層和應(yīng)用層三個(gè)方面;然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),并且劃分功能模塊;最后利用C#實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng),并且進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)的正確性和可行性。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了文件加解密和加密文件查看的功能,從而對(duì)數(shù)媒文件進(jìn)行保護(hù)。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TP309.7;O415.5
【部分圖文】：

混沌密碼學(xué)相關(guān)理論基礎(chǔ)??實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)?shù)闹翟浇咏�于４的時(shí)候，ｘ的取值范圍更加均勻的分布在整個(gè)０??至１這個(gè)區(qū)域之間，就表明此時(shí)Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的混沌特性很好。圖２－３是Ｌｏｇｉｓｔｉｃ??混沌映射的分岔圖。??。．８?，哪?＿??ｉｌｌ??０５＇?Ｘ?、摩｜??：：?，／?＇ｌｌ??。．１．１??０?０，５?１?１．５?２?２．５?３?３．５?４??圖２－３?Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混純映射分叉圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｌｏｇｉｓｔｉｃ?ｃｈａｏｔｉｃ?ｍａｐ?ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??（２）?Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混純映射??Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射從數(shù)學(xué)形式來(lái)看也十分簡(jiǎn)單。雖然它和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射都是一維??混沌映射，但是Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射生成的混沌序列的抗多址性更好，在性能上更具??有優(yōu)勢(shì)，因此在很多研究中都使用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射來(lái)代替Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射生成密鑰對(duì)??明文信息進(jìn)行加密。它的定義或者數(shù)學(xué)表達(dá)式如公式（２－１１）所示。??ｘｆｌ＋１?＝?ｃｏｓ［Ａ；?？?ａｒｃｃｏｓ（ｘ？）］?ｎ?＝?０，１，２．．．?（２－１１）??該映射產(chǎn)生的序列ｘｎ在區(qū)間［－１，１］上遍歷，且均值為０。當(dāng)參數(shù)ｋ＝６時(shí)，映??射處于混沌狀態(tài)。圖２－４是Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混沌映射的分岔圖。??（Ｍ??０?１?２?３?４?５?６??圖２－４?Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混純映射分叉圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－

混沌密碼學(xué)相關(guān)理論基礎(chǔ)??實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)?shù)闹翟浇咏�于４的時(shí)候，ｘ的取值范圍更加均勻的分布在整個(gè)０??至１這個(gè)區(qū)域之間，就表明此時(shí)Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的混沌特性很好。圖２－３是Ｌｏｇｉｓｔｉｃ??混沌映射的分岔圖。??。．８?，哪?＿??ｉｌｌ??０５＇?Ｘ?、摩｜??：：?，／?＇ｌｌ??。．１．１??０?０，５?１?１．５?２?２．５?３?３．５?４??圖２－３?Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混純映射分叉圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｌｏｇｉｓｔｉｃ?ｃｈａｏｔｉｃ?ｍａｐ?ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??（２）?Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混純映射??Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射從數(shù)學(xué)形式來(lái)看也十分簡(jiǎn)單。雖然它和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射都是一維??混沌映射，但是Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射生成的混沌序列的抗多址性更好，在性能上更具??有優(yōu)勢(shì)，因此在很多研究中都使用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射來(lái)代替Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射生成密鑰對(duì)??明文信息進(jìn)行加密。它的定義或者數(shù)學(xué)表達(dá)式如公式（２－１１）所示。??ｘｆｌ＋１?＝?ｃｏｓ［Ａ；?？?ａｒｃｃｏｓ（ｘ？）］?ｎ?＝?０，１，２．．．?（２－１１）??該映射產(chǎn)生的序列ｘｎ在區(qū)間［－１，１］上遍歷，且均值為０。當(dāng)參數(shù)ｋ＝６時(shí)，映??射處于混沌狀態(tài)。圖２－４是Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混沌映射的分岔圖。??（Ｍ??０?１?２?３?４?５?６??圖２－４?Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混純映射分叉圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－

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【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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本文編號(hào)：2884476