基于混沌的伪随机数发生器及其在图像加密中的应用

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由于混沌对初始条件及参数敏感等的特性使其与传统密码的特性不谋而合，混沌密码学由此产生。而随机数在密码学中占有举足轻重的地位，越来越多的人开始研究基于混沌的伪随机数发生器。它摆脱了基于（非）线性反馈移位器等的传统伪随机数发生器必须在整数域进行运算的限制，将运算范围扩展到了实数域。同时它的出现也为图像加密技术提供了新的方向。一维帐篷混沌系统由于实现简单，性能好在混沌密码学中被研究最多。但是它有一个缺点，即控制参数范围太小造成了混沌密码系统的密钥空间过小，从而影响了混沌密码系统的安全性。针对这一问题，本文进行了深入研究，并取得成果如下：
　　1.对混沌密码系统的相关理论和基础知识进行了研究。研究了基于混沌的密码系统的发展历史和现状。介绍了密码学的几个分支和几种常见的混沌系统，并对混沌系统处于混沌状态的判断依据进行了详细介绍。
　　2.改进了一种旨在扩大密钥空间的伪随机数发生器。该算法由D?sc?lesc u等人提出，旨在通过多次迭代一维帐篷混沌映射来扩大基于该混沌的伪随机数发生器的密钥空间，但是经实验仿真结果证明，该方法的确在一定程度上扩大了基于该混沌的伪随机数发生器的密钥空间，但是由其产生的伪随机数的随机性能并不是很好，不能通过NIST的全部测试。由此本文采用具有良好伪随机性的m-序列对其进行干扰，从而得到了密钥空间大且性能良好的基于混沌的伪随机数发生器。
　　3.介绍了常用的数字图像加密算法，在此基础之上提出了一种新的基于混沌的数字图像加密算法,并将本文改进的伪随机数发生器用于了图像加解密，加解密结果及性能参数验证了所设计的新的基于混沌的数字图像加密算法的良好性能。

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作者
孙贵珠;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科军队指挥学
授予学位硕士
导师姓名董丽华;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类加密与解密;
关键词
伪随机数发生器; 图像加密; 混沌系统; 密钥空间; m-序列;

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专利

1. 基于混沌伪随机数列的图像加密的实现 [J] . 宋大华 . 牡丹江师范学院学报（自然科学版） . 2005,第004期
2. 一个一维离散混沌判定定理及其在伪随机数发生器中的应用 [J] . 臧鸿雁 ,李玖 ,李国东 . 电子与信息学报 . 2018,第008期
3. 基于混沌伪随机序列发生器的图像加密方法 [J] . 于为中 ,马红光 ,王令欢 . 计算机工程 . 2006,第004期
4. 基于改进混沌系统的伪随机数发生器 [J] . 刁进 ,谢飞龙 ,胡汉平 . 计算机应用 . 2021,第S02期
5. 基于混沌系统的伪随机数发生器设计 [J] . 蔚艳文 ,李震 ,李良荣 . 电子技术应用 . 2020,第010期
6. 基于时空混沌的伪随机数发生器设计 [C] . TU Guangyou ,涂光友 ,HE Bo . 2013年全国开放式分布与并行计算学术年会 . 2013
7. 一种混沌图像加密系统及混沌信号发生器研究 [A] . 范艺 . 2005

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