[發明專利]一種基于6維混沌系統的彩色圖像一次性密鑰DNA加密方法

有效

• 申請號: 201510242546.2
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104809685B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 高振國;張偉;陳丹杰;趙蘊龍;蔡紹濱;劉彥文;張松濤;吉明;楊生;梁利華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及圖像處理與信息安全領域，具體涉及一種基于6維混沌系統的彩色圖像一次性密鑰DNA加密方法。本發明對于明文彩色像素圖像P為.bmp格式，圖像尺寸為M×N，提取圖像的三色通道矩陣分別構成三個M×N的矩陣P_R，P_G，P_B；產生一個隨機數R，求取32位十六進制圖像散列值MD5，MD5＝MD(P,R)；將MD5平均分成8份，將MD歸一到(0,0.01)之間。本發明提供一種基于6維混沌系統的彩色圖像一次性密鑰DNA加密方法。引入了散列值和絕對誤差概念，使加密算法與圖像明文相聯系，有效提升了算法安全性；本發明引入了DNA序列像素值調整和圖像三通道耦合運算，有效降低了加密算法復雜程度，極大降低了密文像素值之間的相關性，提高了密文抗攻擊特性，加密效果好，安全性高。

技術領域

本發明涉及圖像處理與信息安全領域，具體涉及一種基于6維混沌系統的彩色圖像一次性密鑰DNA加密方法。

背景技術

近年來，隨著網絡技術和數字技術的快速發展，數字通信技術有了很大的提高。互聯網多媒體信息的傳輸變得越來越頻繁，其中包括了文字信息以及圖像信息。這些信息可能包含個人的隱私信息、公司的機密信息，甚至是國家的安全信息。網絡的多樣性決定了信息安全威脅的存在，這些信息中大約70％是以數字圖像信息的形式出現的。這些圖像信息在傳輸過程中經常會遭到信息竊取、數據篡改等人為攻擊，使信息發送者和信息接收者遭受巨大的損失。

圖像信息本身具有數據量大，數據間相關度高等特點，傳統的針對純文本信息的加密方法，如數據加密標準(DES)、國際數據加密算法、非對稱加密算法RSA等，并不完全適合圖像加密。由于混沌系統具有密鑰空間大、初值敏感性、非周期性、非線性以及不可預測性等特點，基于混沌的圖像加密方法在安全性、適應性上具有優勢，近年來得到了廣泛的研究。

目前，圖像加密算法主要有基于混沌系統的加密算法、基于空間域的加密算法、基于變換域的加密算法。使用一般算法，直接對圖像進行操作，加密密鑰與明文信息無關，難以抵抗已知明文攻擊。采用一次密鑰，即散列值MD5，可有效將加密密鑰與明文建立聯系，提高系統安全性。使用一般像素值調整操作，并行度不高，容易遭受攻擊。采用DNA序列進行像素值調整，能有效提高系統并行度，實現規模巨大的并行運算，提升系統運行速度；DNA存儲容量巨大，能有效提升密鑰空間，提高系統抗攻擊性。

此外，常用混沌加密算法多采用低維混沌系統或多混沌系統并用，存在密鑰空間小或加密算法對密鑰敏感性不強等缺點，采用高維混沌系統，可有效克服這一缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于6維混沌系統的彩色圖像一次性密鑰DNA加密方法。

本發明的目的是這樣實現的：

(1)對于明文彩色像素圖像P為.bmp格式，圖像尺寸為M×N，提取圖像的三色通道矩陣分別構成三個M×N的矩陣P_R，P_G，P_B；

(2)產生一個隨機數R，求取32位十六進制圖像散列值MD5，

MD5＝MD(P,R)；

(3)將MD5平均分成8份，即MD(j)＝{d_j1d_j2d_j3d_j4},j＝1,...,8，將MD歸一到(0,0.01)之間，

D(i)＝hex2dec(MD(i)),i＝1,...,8；

(4)從D中任意選取4個數{D(1),D(3),D(6),D(7)}并求和得到

s₁＝D(1)+D(3)+D(6)+D(7)，