[發明專利]基于公鑰系統和哈希算法的混沌圖像加密及傳輸方法

有效

• 申請號: 202110654294.X
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113364573B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李守亮;侯文金;張桂東;陳冬梅;梁浩天;楊臻
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/40;H04L9/30
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 趙立權

1.基于公鑰系統和哈希算法的混沌圖像加密及傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：接收方生成密匙對，并向發送方發送密匙對，所述密匙對包括公匙和私匙，其中，所述公匙用于加密數據，所述私匙用于解密數據；

S2：發送方利用公匙和ECIES加密哈希值,根據加密方案加密明文圖像，并將兩者合成一個加密數據包，完成上述操作后，發送方將加密數據包通過公共信道發送給接收方；

S3：接收方接收到加密數據包后，將加密數據包拆解為加密圖像和加密哈希值，所述加密哈希值通過私匙和ECIES解密，再將解密后的哈希值用于解密明文圖像即可；

將所述哈希值與加密明文圖像結合成加密數據包的方法包括置亂過程和擴散過程，在置亂過程完成后，執行擴散操作，其中，所述置亂過程包括如下步驟：

S1：對大小為M×N的明文圖像P，首先將其從原來的像素級格式轉化為5個比特級平面，平面集合包括一個由原圖像的所有像素的低1-4位比特所組合成的平面和四個依次由第5-8位比特所組成的平面；

S2：在完成對圖片的轉換后，對于平面集合中的每一個平面，如果它相對于其他的平面而言含有更多的信息量，那么就會被劃分為更小的塊，具體地，將由第8位比特組成的平面劃分為若干1×1的塊，將由第7、6和5位比特組成的平面劃分為若干2×2、4×4和8×8的塊，將由原圖像所有像素的低1-4位比特組成的平面劃分為16×16的塊；

S3：由于劃分完成的平面等價于由劃分好的塊為單位組成的矩陣，繼續對上述矩陣其進行行移位操作與列移位操作，且所述移位距離由超混沌序列來決定的；

S4：將上述五個置亂后的平面組合在一起并且轉化為像素級格式的圖像，并且尺寸為M×N；

所述擴散過程包括如下步驟：

S1：在產生的混沌序列的基礎上，生成一個用于擴散操作的子混沌序列，用來生成子混沌序列的母序列為x(i)，子序列將會從x(i)中產生后，將子序列轉化為二維序列x(i,j)，尺寸為M×N；

S2：將經過置亂過程后的圖片PM(i,j)中的每一個像素，與其右方和下方的臨近像素的關聯將通過像素值之間與二維的序列x(i,j)的異或運算被建立起來，在擴散過程后生成的是最終的加密圖片C(i,j)；

移位距離如下公式來計算：

row?=?floor(mod(rowChao(indexRow2?+?n)×10⁴,?indexCol))

col?=?floor(mod(colChao(indexCol2?+?n)×10⁴,?indexRow))

其中，indexRow和indexCol分別代表著行中的塊數和列中的塊數，rowChao和colChao是兩個生成的混沌序列，n代表當前行或者當前列的序號數，?floor(x)代表最大的但不大于x的整數。