[发明专利]一种基于6维混沌系统的彩色图像一次性密钥DNA加密方法

说明书

本发明涉及图像处理与信息安全领域，具体涉及一种基于6维混沌系统的彩色图像一次性密钥DNA加密方法。本发明对于明文彩色像素图像P为.bmp格式，图像尺寸为M×N，提取图像的三色通道矩阵分别构成三个M×N的矩阵P_R，P_G，P_B；产生一个随机数R，求取32位十六进制图像散列值MD5，MD5＝MD(P,R)；将MD5平均分成8份，将MD归一到(0,0.01)之间。本发明提供一种基于6维混沌系统的彩色图像一次性密钥DNA加密方法。引入了散列值和绝对误差概念，使加密算法与图像明文相联系，有效提升了算法安全性；本发明引入了DNA序列像素值调整和图像三通道耦合运算，有效降低了加密算法复杂程度，极大降低了密文像素值之间的相关性，提高了密文抗攻击特性，加密效果好，安全性高。

技术领域

本发明涉及图像处理与信息安全领域，具体涉及一种基于6维混沌系统的彩色图像一次性密钥DNA加密方法。

背景技术

近年来，随着网络技术和数字技术的快速发展，数字通信技术有了很大的提高。互联网多媒体信息的传输变得越来越频繁，其中包括了文字信息以及图像信息。这些信息可能包含个人的隐私信息、公司的机密信息，甚至是国家的安全信息。网络的多样性决定了信息安全威胁的存在，这些信息中大约70％是以数字图像信息的形式出现的。这些图像信息在传输过程中经常会遭到信息窃取、数据篡改等人为攻击，使信息发送者和信息接收者遭受巨大的损失。

图像信息本身具有数据量大，数据间相关度高等特点，传统的针对纯文本信息的加密方法，如数据加密标准(DES)、国际数据加密算法、非对称加密算法RSA等，并不完全适合图像加密。由于混沌系统具有密钥空间大、初值敏感性、非周期性、非线性以及不可预测性等特点，基于混沌的图像加密方法在安全性、适应性上具有优势，近年来得到了广泛的研究。

目前，图像加密算法主要有基于混沌系统的加密算法、基于空间域的加密算法、基于变换域的加密算法。使用一般算法，直接对图像进行操作，加密密钥与明文信息无关，难以抵抗已知明文攻击。采用一次密钥，即散列值MD5，可有效将加密密钥与明文建立联系，提高系统安全性。使用一般像素值调整操作，并行度不高，容易遭受攻击。采用DNA序列进行像素值调整，能有效提高系统并行度，实现规模巨大的并行运算，提升系统运行速度；DNA存储容量巨大，能有效提升密钥空间，提高系统抗攻击性。

此外，常用混沌加密算法多采用低维混沌系统或多混沌系统并用，存在密钥空间小或加密算法对密钥敏感性不强等缺点，采用高维混沌系统，可有效克服这一缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于6维混沌系统的彩色图像一次性密钥DNA加密方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)对于明文彩色像素图像P为.bmp格式，图像尺寸为M×N，提取图像的三色通道矩阵分别构成三个M×N的矩阵P_R，P_G，P_B；

(2)产生一个随机数R，求取32位十六进制图像散列值MD5，

MD5＝MD(P,R)；

(3)将MD5平均分成8份，即MD(j)＝{d_j1d_j2d_j3d_j4},j＝1,...,8，将MD归一到(0,0.01)之间，

D(i)＝hex2dec(MD(i)),i＝1,...,8；

(4)从D中任意选取4个数{D(1),D(3),D(6),D(7)}并求和得到

s₁＝D(1)+D(3)+D(6)+D(7)，