基于混沌理论和DNA序列的图像加密研究.docx

摘要:现如今图像加密是保护图像信息免受非法访问的一种重要方法。近年来，各种基于的图像加密算法被提出，为图像加密算法的设计提供了新的思路。但是这些算法仍然有许多缺陷，例如发送的密钥过长和低雪崩效应等。为此，本文提出了以计算为基础的图像加密的新方案，利用计算和互补规则对原始图像进行加密。

首先，提出了一个基于真实DNA链的加密方法。这个算法使用序列和模块化算术运算生成密钥，利用密钥和计算加密图像每个像素值，从而实现对整个图像的加密。利用MATLAB软件对其进行编程实现，发现该算法的加密效果良好，但有部分缺陷。

其次，提出了一个改进的DNA加密算法，即将计算与混沌理论加密技术相结合，形成新的加密算法。为了使加密算法可逆，并且能用密钥毫发无损地进行解密操作，本文利用互补规则编码灰度图像，并根据Logistic混沌映射的特性产生一个随机矩阵，让加法运算和求补运算都在此矩阵上进行。利用MATLAB软件对其进行编程实现，并对算法做安全性分析后发现，算法加密效果良好，可以抵抗择明文攻击、蛮力攻击和统计攻击等。

关键词   图像加密；混沌映射；DNA编码；可逆

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景和现状-1

1.2 研究目的和意义-1

1.3 本文的主要工作和章节安排-2

2 图像加密算法设计现状及其分析-3

2.1 基于块变换和置换技术的加密方法及分析-3

2.2 结合混沌理论的加密方法及分析-3

3 基于DNA的图像加密算法设计及分析-6

3.1 DNA概述-6

3.2 DNA互补规则和运算法则-7

3.3 基于DNA编码和互补规则的加密算法研究和分析-8

3.3.1 密钥生成和扩展-9

3.3.2 生成伪随机序列-9

3.3.3 加密过程-10

3.3.4 安全性分析-12

3.3.5 不足之处-13

4 基于DNA与混沌映射的图像加密的设计及分析-14

4.1 混沌理论-14

4.1.1 混沌理论概述-14

4.1.2 基于Logistic混沌映射的加密算法-15

4.2 基于DNA和混沌映射的图像加密算法的设计-18

4.2.1 加密过程-18

4.2.2 算法说明-19

4.2.3 运行结果分析-20

4.3 算法的改进及分析-22

4.3.1 改进算法的安全性分析-23

4.3.2 改进算法的可逆性分析-26

4.4 算法的比较-28

结论-29

致谢-30

参考文献-31

附录-32