[发明专利]一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法

说明书

本发明提供一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法，涉及网络加密技术领域。一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法，首先将复杂网络进行同步；然后对明文图像进行量化处理，并将其作为当前图像，采用超混沌驱动系统对当前图像进行预处理，对当前图像进行置乱处理和扩散处理得到密文图像。最后对得到的密文图像量化处理，并将密文图像作为当前待处理图像，采用超混动响应系统同步产生置乱序列，对当前待处理密文图像进行逆扩散和逆置乱处理，得到明文图像。本发明提供的基于复杂网络同步的混沌图像加密方法，使得密文图像隐蔽性强，大大增加了破译的难度，而且使得加密算法能够抗各种统计攻击、暴力攻击和差分攻击。

技术领域

本发明涉及网络加密技术领域，尤其涉及一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法。

背景技术

随着人类社会的日益网络化，网络系统日益复杂，信息传输的安全性日益受到人们的关注。复杂网络在信息安全传输等方面有着重要的作用。近年来，随着智能设备的普及、图像业务的增加，图像传输的安全问题日益严重。2013年爆发的棱镜门事件，世界为之震颤，大量邮件和图像等私人信息被监控，世界陷入恐慌。2016年，我国成功发射“墨子号”量子通信卫星，标志着我国进入量子保密通信的时代，由此可见，保密通信无论对于个人还是国家，都具有重大意义。

图像加密不同于普通文本加密，由于图像具有数据量大、冗余度高和像素相关性强等内在特性，常规加密算法如DES、RSA等传统加密方法并不适合。近些年来，一种新型的保密通信迅速兴起，即将混沌理论引入到保密通信当中。

模拟混沌保密系统具有抗干扰能力差等缺点，数字通信技术很好地解决这一问题。同时，复杂网络同步可以解决密钥在传输过程中的安全性问题。因此，复杂网络的同步控制应用于图像混沌保密通信，具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法，实现对网络传输的图像进行加密。

一种基于复杂网络同步的混沌图像加密方法，包括以下步骤：

步骤1、将复杂网络进行同步；

步骤1.1、将待控制的每一个客户端看作是复杂网络中的一个节点，客户端与客户端之间的关系以结点之间的耦合程度表示建立复杂网络模型；

将含有Ⅳ个节点的复杂网络划分为m个社区，2≤m≤Ⅳ；如果节点i属于第μ_i个社区，i＝1、2、…、Ⅳ，μ_i＝1、2、…、m，且i≠j，则μ_i为社区成立；设定表示第μ_i个社区的全部节点，表示第μ_i个社区中与其它社区有连接的节点根据以上假设，复杂网络的状态方程如下公式所示：

其中，x_i(t)＝(x_i1，x_i2，…，x_in)^T∈Rⁿ为节点i的状态向量，t为时间，方程为第μ_i个社区节点动力学行为特性的非线性连续可微的向量函数，对于任意两个节点i和节点j，如果μ_i≠μ_j，即节点i和节点j不属于同一个社区，则有c＞0为耦合强度常数，Γ∈R^n×n为耦合矩阵，表示社区内部节点拓扑结构，设定Γ＝diag(λ₁，λ₂，…，λ_n)为一对角矩阵，并且λ_i≥0，i＝1，2，…n；拉普拉斯矩阵A＝(a_ij)∈R^N×N，满足行和为零这一条件；如果节点i和节点j通过一条边连接，则a_ij＝a_ji≠0，否则，a_ij＝a_ji＝0；假定网络是连通的，即矩阵A是不可约的；