基于仿生元胞自動(dòng)機(jī)的數(shù)字圖像置亂算法

1.84萬字 44頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘 要
針對數(shù)字圖像的信息安全保密問題，本文在丁瑋等人提出的基于生命游戲的數(shù)字圖像置亂算法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種基于仿生元胞自動(dòng)機(jī)的數(shù)字圖像置亂的加解密算法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁瑋等人的算法存在一些問題，首先，該置亂算法的置亂效果不太理想，存在明顯的紋理效果；其次，置亂后圖像的紋理明顯度與二維元胞自動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)中存活元胞的數(shù)量密切相關(guān)；最后，該算法難以抵抗選擇明/密文攻擊，利用若干明文或者特殊的密文圖像即可恢復(fù)二維元胞自動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)。針對以上問題，本文提出了改進(jìn)算法，如果說丁瑋等人的算法是對明文圖像像素矩陣的橫向加密過程，那么基于仿生元胞自動(dòng)機(jī)的加密算法就是在其基礎(chǔ)上再增加一輪縱向加密，不僅如此，仿生元胞自動(dòng)機(jī)是一類相似的二維元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則的灼，在進(jìn)行加密的過程中，可以自主選擇其中一種規(guī)則，這就增加了算法選擇的多樣性，增加了密碼破譯的難度，經(jīng)過多次仿真實(shí)驗(yàn)，表明本文的算法取得了很好的置亂效果。
在本文中，為了方便讀者理解仿生元胞自動(dòng)機(jī)，首先闡述了元胞自動(dòng)機(jī)理論及仿生元胞自動(dòng)機(jī)的規(guī)則，接著簡單介紹丁瑋等人提出的基于生命游戲的置亂算法并詳細(xì)分析了選擇明文/密文攻擊該算法的過程，然后詳細(xì)介紹基于仿生元胞自動(dòng)機(jī)的圖像加解密算法，并分析了其密鑰空間的安全性，最后對兩種算法的性能進(jìn)行對比分析，通過多種測試結(jié)果直觀的反應(yīng)兩種算法差異。



關(guān)鍵詞：圖像置亂 生命游戲 仿生元胞自動(dòng)機(jī)