[发明专利]基于DNA编码和混沌的图像加密方法

说明书

一种基于DNA编码和混沌的图像加密方法，属于信息加密领域。图像产品内容泄密事件日益攀升，计算能力的提高，黑客攻击能力的增强，数字图像的复制、传播的便捷，这都为数字图像的安全带来了新的挑战。目前很多图像加密方法或是安全性不高，或是效率低，难以令人满意。本发明在交互图像的DNA编码域进行置乱和扩散操作，在像素域进行XOR异或运算，来达到隐藏交互图像信息的目的，从而实现对图像内容的保护。主要创新内容为：结合数字图像特点，设计了一种基于DNA编码的混合运算；基于该混合运算，设计了一种新图像加密方法。实验结果表明：该方法安全性高且加密效果良好，可保证图像在网络平台下安全可靠地传输。

技术领域

本发明涉及一种信息加密技术，特别是涉及一种图像加密方法。

背景技术

在政治、军事、商业等诸多领域中，网络信息的安全变得日益重要。近年，网络安全发展态势呈现：（1）计算机病毒层出不穷；（2）黑客攻击逐年攀升；（3）系统存在安全漏洞；（4）各国军方加紧信息战研究。网络泄密事件时有发生，对网络个人的通信隐私、企业的商业机密、国家的安全稳定都造成了重大影响。因此，网络信息安全是互联网发展中急需解决的重要问题之一。

数字图像具有直观、生动和形象的特征。它比声音、文字等蕴含更多的信息量。据心理学家统计，人类至少有70％的信息来自视觉。数字图像已成为人们进行交流的重要信息载体之一。网络普及使得对数字图像的获取、分享、处理和分散变得更加容易。有些数据由于个人隐私、版权等安全原因，需要进行加密传输。近年，图像产品内容泄密事件日益攀升。另外，计算能力的提高，黑客攻击能力的增强，数字图像的复制、传播的便捷。这都为数字图像的安全带来了新的挑战。因此，如何保护图像内容的安全已成为学术界和工业领域的重要挑战之一。

为确保图像内容的安全，人们已提出了许多图像加密方法。这些方法主要包括：基于现代密码体制的图像加密方法、基于矩阵变换的图像加密方法、基于混沌的图像加密方法、基于变换域的图像加密方法和基于DNA计算的图像加密方法。然而，在这些方法中，有的加密效率不高，有的安全性较弱，有的解密图像存在一定程度的失真等缺点，难以令人满意。因此，利用DNA编码和混沌理论，设计了一种基于DNA编码和混沌的图像加密方法。

发明内容

本发明的目的：针对现有大多图像加密方法加密效率低或安全性弱的问题，提出一种基于DNA编码和混沌的图像加密方法。

本发明的技术方案：为了实现上述发明目的，采用的技术方案为基于DNA编码和混沌的图像加密方法，包括如下步骤：

步骤1：生成密钥；

步骤2：生成混沌序列；

步骤3：交互图像的DNA编码；

步骤4：DNA编码域的置乱操作；

步骤5：混沌序列的计算；

步骤6：DNA编码域的扩散操作；

步骤7：DNA解码；

步骤8：像素域的XOR异或操作。

进一步地，所述步骤1 中，为产生密钥，利用SHA-256，计算交互图像I_m×n的哈希散列值K，并结合给定两个二维Logistic映射的初始值x'₀, y'₀, z'₀和q'₀按照公式（2）-（5），计算产生两个二维Logistic映射的初始值x₀, y₀, z₀和q₀；将K按照每8 位（Bit）划分成位块，即

K=k₁, k₂, …, k₃₂； （1）