[发明专利]面向有限计算精度环境的基于公钥和分组混沌系统的一次一密图像加解密方法及装置

权利要求书

1.一种面向有限计算精度环境的基于公钥和分组混沌系统的一次一密图像加解密方法，其特征在于，包括：

步骤1：对明文图像进行加密；包括：

步骤1.1：使用SHA-256函数，以要加密的明文图像作为SHA-256的输入，输出的是明文摘要，该摘要作为公钥H；

步骤1.2：以公钥H和私钥SK作为SHA-256的输入，输出作为加密和解密时的密钥K；

步骤1.3：针对选定的混沌系统，如果该混沌系统需要x个初始值和y个控制参数，则将密钥K转换为I＝2(x+y)个以上的取值范围为(0，1)的浮点数值k_i,i＝1,2,…,I，16*I120；

步骤1.4：将I个浮点数值分为j组；每组有x+y个浮点数，将x+y个浮点数分别作为选定混沌系统的初始值和控制参数，进而生成1/j的随机数；将上述j组随机数组合成一次置乱所需用的混沌序列A∈R^M*N和一次扩散用的两个混沌序列sub₁∈R^N,sub₂∈R^M；其中M和N分别等于图像的行数和列数；

步骤1.5：执行一轮的扩散操作，扩散操作采用异或运算：

其中m和n表示明文图像P中的像素坐标，P是明文图像，P′是扩散后的图像，S是置乱操作用的混沌序列；

步骤1.6：执行一轮的置乱操作，首先将扩散后的图像P′中每行的像素在bit级展开为长度是8N的bit序列，最后生成bit矩阵P_b∈R^M*8N，置乱操作方法如下：

m′＝(sub₁(m)+n)modM

n′＝(sub₂(m)+n)mod8N

C′(m′,n′)＝P_b(m,n_′)

其中m′和n′是置乱操作后m和n对应的值，n_′表示每行中bit值的索引，C′∈R^M*8N为bit矩阵，sub₁、sub₂是扩散用的两个混沌序列；

将C^′中每行的bit值从左至右以8bit为一组共分为N组，每组依次组合成表示一个像素，即可得到加密后的密文图像C；

步骤2：对加密后的密文图像进行解密。

2.根据权利要求1所述的面向有限计算精度环境的基于公钥和分组混沌系统的一次一密图像加解密方法，其特征在于，所述对加密后的密文图像进行解密包括：

以公钥H和私钥SK作为SHA-256的输入，输出作为加密和解密时的密钥K；

针对选定的混沌系统，如果该混沌系统需要x个初始值和y个控制参数，则将密钥K转换为I个取值范围为(0，1)的浮点数值k_i,i＝1,2,…,I；

将I个浮点数值分为j组；每组有x+y个浮点数，将x+y个浮点数分别作为选定混沌系统的初始值和控制参数，进而生成1/j的随机数；将上述j组随机数组合成一次置乱所需用的混沌序列S和一次扩散用的两个混沌序列sub₁,sub₂；

执行一轮的逆置乱操作，首先将密文图像C中每行的像素在bit级展开为长度是8N的bit序列，最后生成bit矩阵C′∈R^M*8N，逆置乱操作方法如下：

m＝(sub₁(n)-m′)modM

n＝(sub₂(m)-n′)mod8N

P_b(m,n_′)＝C′(m′,n′)

将P_b中每行的bit值从左至右以8bit为一组共分为N组，每组依次组合成表示一个像素，即可得到逆置乱后的密文图像P′；

执行一轮的逆扩散操作，逆扩散操作方法依然是异或运算：

其中P为解密后的明文图像。

3.根据权利要求1所述的面向有限计算精度环境的基于公钥和分组混沌系统的一次一密图像加解密方法，其特征在于，所述步骤1.2中，所述私钥为一个长度大于120bit位的随机数。