[发明专利]一种基于Feistel网络与动态DNA编码的图像加密方法

摘要

本发明提出了一种基于Feistel网络与动态DNA编码的图像加密方法，使用Keccak算法计算原始明文图像的哈希值作为超混沌Chen系统的初值，采用超混沌Chen系统生成的混沌序列生成希尔加密矩阵对原始图像的像素进行置换；用DNA编码运算作为Feistel网络的F函数，DNA序列库作为Feistel网络的密钥K实现图像像素值扩散；通过密文反馈进一步扩散。本发明通过三轮“混沌置乱‑DNA编码‑Feistel变换‑DNA解码”使密文随机性和抗攻击性更强，实现了图像像素位置的置乱变换与像素值的扩散，多次置乱与DNA编码、解码减少了加密的轮数。本发明可以对图像进行有效加密，具有明文敏感性强，能有效地抵抗明文攻击、差分攻击和统计攻击。

主权项

1.一种基于Feistel网络与动态DNA编码的图像加密方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：将大小为m×n的灰度图像转换成大小为m×n二维的图像矩阵I₁；步骤二：采用哈希函数的Keccak算法计算图像矩阵I₁的散列值K1，通过散列值K1得到混沌Chen系统的初值，将初值带入超混沌Chen系统生成均包含L＝m×n个元素的序列B₁、B₂、B₃和B₄；步骤三：采用超混沌Chen系统产生的序列B₄构造个希尔加密矩阵KM₁、KM₂、…、KM_T1；步骤四：对图像矩阵I₁按照每4个像素一组，通过构造的希尔加密矩阵进行加密置换，得到图像矩阵I₂；步骤五：从GenBank数据库中下载ID号为：NZ_LOZQ01000042的DNA序列，从第S个碱基处开始截取6mn个碱基序列命名为DNA序列SQ；步骤六：根据超混沌Chen系统产生的序列B₁，通过位置置乱置乱图像矩阵I₂中的像素位置，得到置乱后的图像矩阵I₃；步骤七：将图像矩阵I₃进行动态DNA编码、Feistel变换和DNA解码并恢复成矩阵形式得到图像矩阵I₄，完成第一轮置乱和变换；步骤八：根据超混沌Chen系统产生的序列B₂，通过位置置乱对图像矩阵I₄进行置乱得到图像矩阵I₅；对图像矩阵I₅进行动态DNA编码、Feistel变换和DNA解码并恢复成矩阵形式得到图像矩阵I₆，完成第二轮置乱和变换；步骤九：根据超混沌Chen系统产生的序列B₃，通过位置置乱对图像矩阵I₆进行置乱得到图像矩阵I₇；对图像矩阵I₇进行动态DNA编码、Feistel变换和DNA解码并恢复成矩阵得到图像矩阵I₈，完成第三轮置乱和变换；步骤十：根据密文扩散技术，对图像矩阵I₈中的每个像素与前一个像素的密文进行异或运算，得到最终图像矩阵I₉。