对一种混沌加密图像方法的破译研究

文章编号: 1001- 2486( 2007) 03- 0045- 05
对一种混沌加密图像方法的破译研究

黎全
1
, 赵凯
2
, 邓正才
1
, 何焰兰
1
, 吕治辉
1
, 黄水花
1
( 1. 国防科技大学 理学院, 湖南 长沙 410073; 2. 西安交通大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710049)
摘 要: 介绍了利用混沌映射系统进行保密通信的理论依据。分析了一种利用混沌动力学方程所形成的
混沌序列来对图像进行加密的方案, 并用程序语言予以实现。针对这种一维混沌加密算法, 在加密方程、参数
和初始值完全未知的前提下, 运用相空间重构法和穷举法对其进行了破译研究并成功将其破译。总结了加密
和破译方法的优缺点, 提出了一种抗破译能力更强的加密方案。
关键词: 混沌; 时间序列; 破译; 相空间重构; 自相关函数; 穷举法
中图分类号: TP391   文献标识码: A
Research on Deciphering Method of a Kind of Chaotic
Encrypting Picture
LI Quan
1
, ZHAO Kai
2
, DENG Zheng-cai
1
, HE Yan-lan
1
, LV Zh-i hui
1
, HUANG Shu-i hua
1
( 1. College of Science, Nat ional Univ. of Defense Technology, Changsha 410073, China;
2. School of Mat erial Science and Engineering, Xi an Jiaotong University, Xi an 710049, China)
Abstract:The chaotic encryption system which makes use of chaos mapping system to carry on the secret correspondence is
introduced. The method which makes use of the chaos dynamics equation to carry on encrypting to pictures is put forward and realized
with the program. For the one-dimension chaotic encryption method, it is successfully deciphered by the phase-space reconstruction
theory and exhaustive method with the encryption function, parameter and the original value completely unknown. In the end, the
advantages and the disadvantages of the encrypting and deciphering methods are discussed and a kind of encrypting project which is more
difficult to be deciphered is put forward.
Key words: chaos; time series; decipher; phase-space reconstruction; autocorrelation function; exhaustive method
1983 年, 美国加州大学伯克利分校的Tang 等学者率先探讨了混沌理论在安全通信中引用的可能
性。美国麻省理工学院、加州大学伯克利分校、瑞士联邦工学院等研究机构于1992~ 1993 年各自采用
掩盖、混沌开关、混沌调制等方法验证了混沌保密机的可行性。1993 年, IEEE 的高级会员 Douglas. R.
Frey 提出数字或准混沌保密通信这一重要概念, 开辟了数字混沌保密通信领域
[ 1- 2]
。混沌安全通信现
已成为一个令人激动和富有挑战性的热门话题, 大量的新思想和算法不断涌现。在实际应用中, 由于运
算速度的限制, 一维混沌系统加密是常用的方法, 然而对其保密性缺乏理论探讨, 也难以有针对性地提
出改进方案, 本文基于这种现状结合相空间重构和穷举法对一维混沌加密系统进行了破译研究。
1  混沌在图像加密中的应用
1. 1  混沌加密的理论依据
混沌的自相似性, 使得局部选取的混沌密钥集在分布形态上都与整体相似。混沌系统对初始状态
高度的敏感性, 复杂的动力学行为, 分布上不符合概率统计学原理, 使混沌系统难以预测
[ 3- 5]
。由于混
沌迭代序列信号具有高度随机性, 经过一定处理后的混沌信号具有准周期运动的特点, 可以 高效产生密
钥流。但更重要的是, 通过混沌系统对初始值和参数的敏感依赖性, 可以提供数量众多的密钥。
 收稿日期: 2007- 01- 20
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 10504043)
作者简介: 黎全( 1976 ) , 男, 讲师, 博士。
国 防 科 技 大 学 学 报 
第29 卷第3 期      JOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY    Vol. 29 No. 3 2007