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基于混沌的图像加密计算机关键技术研究

日期:09-20 来源:网络抓取 点击次数: 提醒:需要原创论文请联系客服
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本文是一篇计算机论文,计算机论文是计算机专业毕业生培养方案中的必修环节。学生通过计算机论文的写作,培养综合运用计算机专业知识去分析并解决实际问题的能力,学有所用,不仅实践操作、动笔能力得到很好的锻炼,还极大地增强了今后走向社会拼搏、奋斗的勇气和自信。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇计算机论文,供大家参考。   第一章 绪 论   1.1研究工作的背景与意义 在计算机网络技术日益发展的时代,敏感图像在传输时的安全性越来越受到人们的重视。数字图像被用于许多敏感领域,如医学、国防和法律事务等。因此,尽可能保持图像数据信息在传输和存储过程中的安全已经成为一个十分重要的问题。近年来,先进的数字技术使多媒体数据被广泛使用,图像智能设备的应用越来越普遍,图像数据的安全成为人们关注的焦点。图像(Image)是客观对象的生动性的描述或写真,也是实物的一种相似性的记录,是当今人类社会活动和网络传输以及计算机存储中最常用的数据信息的载体,或者说图像是对客观事物的一种表现形式的记录,它包含了被描述对象在某一时刻所留下的相关信息,是人们最重要的信息来源之一,图像数据代表的信息比文字还生动形象。据统计,一个人获取的信息大约有 75%来自视觉[1]。根据图像记录信息的方式可以将图像分为模拟图像和数字图像。现在网络越来越发达,人们随手拍了照片、扫描证件和截图等就可以上传到网络上,包括网络云盘、邮箱等。这些数字图像数据信息有些是涉及隐私,不希望被未授权的第三方获取或查看,因此对它们的保护越来越受到人们的重视,于是产生了数字图像数据信息安全问题。数字图像也被广泛应用于军事、法律和医疗系统等各个领域,这些应用需要控制对图像的访问,并提供验证数字图像完整性的手段。数字图像加密是解决这些安全问题的首选方案。数字图像加密是计算机密码学在数字图像数据信息保护领域的新应用,属于交叉学科,涉及的技术有图像处理、密码学、图像通信等。密码学(Cryptology)是信息安全研究领域的核心学科,是研究信息安全获取、安全存储与安全传播的理论,是研究秘密通信的原理和破译密码的方法的一门学科[2]。数字图像加密涉及的图像数据信息量大,和现有的文本数据加密有很大的不同,属于一个新的研究领域。由于信息安全处于非常重要的位置,图像加密的研究也具有非常重要的意义。因为在信息安全领域中,每一个问题都是极其重要的,每一个分支领域都是极为重要的领域。信息安全重要程度取决于所包含的信息内容的重要性,在很多方面信息安全关系到国家安全,属于国家非常重视的一个研究领域。 .........   1.2国内外研究历史与现状 现代人们一天中有大量的文本、图像、音频和视频数据必须通过网络传输。图像与文本相比携带大量信息,因此图像安全传输的重要性增大。图像在当今世界广泛应用,从社交网络、银行、医疗到军事用途。因此,为了保持这些图像的机密性,图像加密成为这些系统的一个重要组成部分。由于数字图像数据信息的数据量大、图像像素之间的相关性强、未压缩数据的强冗余性,传统的加密方法不适合实现传输数据的高安全性。图像加密成为了信息安全研究人员关注的主要课题,也是广大人们所关注的热点问题。密码学最古老、最根本的问题是通过不安全网络信道实现安全数据信息传输。网络安全技术的最新进展,特别是在计算机工业和通信领域,为通过因特网分发数字多媒体内容提供了巨大的潜在市场。然而,数字文件、图像处理工具和世界范围内互联网接入的泛滥,创造了一种理想的媒体版权欺诈和多媒体、图像、文本、音频和视频内容等无法控制的分发媒介。一个主要挑战是如何保护多媒体数据信息网络中多媒体数据信息内容的安全,不被未经授权的用户越权访问,创造一个良好的安全网络环境。数字图像加密也归属于密码学范畴,属于密码学研究的主要内容之一。 .........   第二章 图像加密相关技术   本章主要介绍了图像加密中用到的相关技术,对密码学、混沌和图像加密算法进行了概要性介绍,对图像加密算法的安全性分析方法进行了简要介绍,通过本章可以整体了解图像加密的流程和所用到的安全分析方法。   2.1图像加密相关理论 由于通信和计算机技术的快速发展,网络应用越来越广泛,人们通过网络传输或存储来分享和保存图像信息资源。然而,在网络上传输数据的主要问题之一是“安全”。图像信息安全是指防止未经授权人员非法访问,保护私人隐私图像信息和图像数据的安全方法,图像加密是一种确保图像数据安全的有效方法。混沌加密是最著名的加密方法之一,是当前密码学研究的热点。密码学和混沌具有一定的相关性,混沌特性和密码学要求的加密特性比较接近,混沌加密是利用混沌理论来完成不同的加密任务。加密算法机制是将单词密钥、数字或表达式结合起来,对原始图像数据加密。由于图像数据在各种应用中的基础性作用,图像数据信息的安全保护成为大多数图像和数据处理研究人员的一个重要课题。加密算法是一种用于加密和解密过程的数学函数,通过使用关键字、数字或表达式的不同组合对原始数据进行加密。加密的数据安全性完全依赖于两个重要方面:密钥保密性和加密算法强度。 ......   2.2图像加密安全性分析 图像加密安全性分析是在不知道解密密钥的情况下,解密全部或部分密文的技术。依靠掌握的信息量和控制系统的情况,通过加密分析获得密钥或部分密钥,解密图像或部分解密图像。根据攻击难易程度图像加密攻击类型可以分为 4 类:(1)仅知密文攻击(Cipher-text-onlyAttack,COA):也称为暴力攻击(BruteForce Attack),密文图像攻击者仅掌握密文数据信息,利用穷举法对密文数据进行分析,尝试找出密钥,对于设计完善的加密系统,这种攻击是不可能实现的。能够防止仅知密文攻击是对一个加密方案的最低要求。(2)已知明文攻击(Known-plain-text Attack,KPA):加密分析者具有一串明文 P 及其相应密文 C,这将有助于加密分析者确定密钥或部分密钥,从而对密文图像进行攻击。(3)选择明文攻击(Chosen-plain-text Attack,CPA):加密分析者可以选择明文图像数据信息输入到包含加密算法和加密密钥的一个封闭系统中,封闭系统会输出相应的密文图像数据信息,经过分析,加密分析者根据明文图像数据信息和密文图像数据信息之间的关系,来找出一部分密钥甚至全部密钥。(4)选择密文攻击(Chosen-cipher-text Attack,CCA):加密分析者可以选择密文图像数据信息输入到包含加密算法和加密密钥的一个封闭系统中,密闭系统会输出相应的明文图像数据信息,经过分析,加密分析者根据明文图像数据信息和密文图像数据信息之间的关系,来找出一部分密钥甚至全部密钥。 .........   第三章 基于混沌帐篷映射的图像加密方案........ 29 3.1 研究背景....... 29 3.2 混沌帐篷映射........ 30 3.3 方案设计与实现.... 32 3.3.1 图像加密方案 ......... (论文代写就找123yC.Com原创论文网,QQ:5622.3941)32 3.3.2 图像解密方案 ......... 33 3.4 实验与分析............ 34 3.5 本章小结....... 44 第四章 基于三维混沌 Logistic 映射的图像加密方案........... 45 4.1 研究背景....... 45 4.2 Logistic 映射........... 46 4.3 算法设计与实现.... 48 4.4 实验结果....... 50 4.5 安全性分析............ 51 4.6 本章小结....... 61 第五章 基于斜帐篷混沌映射和 Arnold 变换的图像加密方案...... 62 5.1 研究背景....... 62 5.2 相关工作....... 63 5.2.1 斜帐篷混沌映射 ..... 63 5.2.2Arnold 变换.... 64 5.3 方案设计与实现.... 65 5.3.1 算法描述 ........ 66 5.3.2 加密方案 ........ 66 5.3.3 解密方案 ........ 67 5.4 实验结果....... 68 5.5 安全性分析............ 68   第七章 基于预览的图像加密方案   基于并行的图像加密方案加解密速度已经较快了,但还是对整幅图像进行加解密,在数字图像信息加密保护时,若存在大量的加密的数字图像信息,难以快速找到所需的图像。若完全解密所有的图像,可以找到所需图像,但需要等待所有图像的解密时间,随着加密的图像的增多,解密时间会很长。本章针对于存在多幅加密图像时,如何快速找到所需要的那幅图像的问题,提出了一种基于预览的图像加密解决方案。对于预览,会涉及到如何设定预览信息的问题,可以将整幅图像进行压缩或缩小作为预览图像,也可以提取图像中的一个或多个关键信息区域作为预览图像。本章基于这个想法并结合图像加密算法进行了详细设计,形成了加密数字图像预览方案,并详细介绍了该方案的设计与实现。经过仿真实验验证和安全性分析表明,该图像预览方案可以在全文解密加密图像前,提前解密预览图像,根据预览图像是否是所需的图像来判断是否需要继续进行全文数字图像解密操作。这么做最大的优势是节约了大量不必要的解密时间。该方案总体来说预览加密数字图像效果好、效率高,具有广泛的应用前景。代写论文QQ:56223941  7.1研究背景 随着数字图像数据信息加密技术的发展和成熟,数字图像数据信息的加密/解密速度已经得到大幅度提高。然而随着加密的数字图像数据信息的增多,尤其是在加密存储和加密数字图像云存储得到人们的认可之后,从大量的加密了的密文数字图像信息中找到所需要图像,这会涉及到加密图像搜索,但是直接在密文图像上进行搜索是不可能,这是图像加密安全性的要求。若全文解密数字图像后进行搜索,全文解密所有数字图像数据,耗时长、效率低,不易被人们接受。解密时间和密文图像大小是强相关的,密文图像越大解密时间越长,那么将所有代表图像的信息缩小,然后解密时间就会大幅度减少,这样再进行检索就会得到很好的效果。关键问题是如何缩小代表图像的数据信息,这就用到了,图像关键信息提取和图像缩略图技术,在加密前将每一幅数字图像及其关键信息图像或缩略图一起加密,在解密前先解密关键信息图像或缩略图图像,那么问题就得到了解决。基于此本章进行了深入细致的研究分析。
.........   总结   随着大数据、云存储、计算机技术的发展和手机等智能设备性能的提高和普及,数字图像数据量越来越大,数据的种类也越来越丰富,人们对图像数据隐私保护的要求也越来越高,这推动了数字图像和视频数据加密技术的发展,使数字图像数据信息的加密算法研究成为当今热门研究点之一。将来图像数据信息还会更丰富,随着计算机计算能力的增强,云存储上的图像信息将采用加密形式存储,当需要进行查看时再解密查看,就算账号密码丢失都可以保证数据的安全性。随着移动设备手机的发展,其性能越来越高,计算能力不断提升,将使得手机等手持设备对数字图像的处理增强,使加密应用成为现实。可以想象随手拍张照片,轻轻一点即可加密,加密后就算手机丢失或者被偷,照片等隐私数据都是安全的,可以更好的保护隐私图像数据。本文主要关注数字图像加密算法和数字图像加密方案的研究,提出了几个优秀的图像加密方案,经过实验验证和安全性分析,这些方案既高效又安全,可以应用于图像加密的实际应用中。为了更好的服务于大规模数字图像数据信息的加密云存储,本文还提出了数字图像加密预览方案,也就是在解密密文数字图像前,优先解密密文预览图像,查看该图像是否是所需图像,若不是,直接终止解密,若是则继续解密全文图像,这个方案可以大大缩短不必要的解密时间。该项技术将来还可以应用到加密数字图像数据信息搜索中,这个应用还有待于进一步深入研究。本论文针对数字图像数据信息加密领域,研究了基【论文论文就找123yC.cOm原创论文网,QQ:562.239.41】于几种典型混沌的数字图像数据信息加密解决方案。针对当前已有的数字图像加密算法在应用过程中存在的主要问题:加密效果、加密速度、解密耗时和加密图像预览等问题,取得了以下研究成果:提出了基于混沌帐篷映射的数字图像数据信息的加密解决方案提出了一种新的基于混沌帐篷映射图像加密的解决方案,该方案有更优的加密效果、加密速度和安全性。首先,利用混沌帐篷映射和明文数据产生的混沌密钥流更适合图像加密;其次,利用一维混沌帐篷映射生成基于混沌的密钥流,具有较好的随机性和安全性。最后,对提出的图像加密方案进行实验验证并使用常用的方法进行安全性分析,分析结果表明该方案具有良好的安全性,加密效果更好。 .......... 参考文献(略)代写论文QQ:56223941

关键词:混沌 关键技术 图像 计算机

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