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基于混沌映射的分块循环DNA图像加密算法

Block cyclic DNA image encryption algorithm based on chaotic map
陈虹1
赵菊芳1
郭鹏飞2
黄洁1
肖成龙3
周沫1
侯宇婷1
1. 辽宁工程技术大学 软件学院, 辽宁 葫芦岛 125105
2. 汕头职业技术学院 计算机系, 广东 汕头 515071
3. 汕头大学 计算机系, 广东 汕头 515063

摘要

数字图像具有数据量大、冗余度高、像素间关联性强等特点,打破数据间关联性及提高敏感性是保护图像信息的关键。针对如何快速有效打破图像像素间强关联性、提高图像数据敏感性等问题,提出基于logistic混沌映射的分块循环DNA图像加密算法。算法采用二次置乱、一次扩散结构,首先通过zigzag变换置乱明文图像,打破明文像素间的强关联性;其次将伪随机序列生成器产生的密钥作为混沌参数进行混沌映射,生成动态DNA编/解码、运算规则,对置乱的明文图像进行DNA编码形成初始密文;然后利用DNA运算规则,对初始密文进行分块循环DNA运算,完成密文扩散,并对DNA碱基进行统计和归一化作为二次混沌密钥;最后采用二次混沌映射生成动态步长规则,对密文进行变步长约瑟夫置乱,利用DNA解码规则形成最终密文图像。实验结果表明,密文图像像素分布均匀、像素间关联性弱、密钥敏感性强、密钥空间足够大,能够有效抵御信息分析、暴力、噪声、剪切等常见攻击,具有较高的安全性。

基金项目

国家自然科学基金资助项目(61404069)
辽宁省教育厅科学技术研究项目(LJ2017QL032)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2021.10.0434
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2022年第39卷 第6期
所属栏目: 信息安全技术
出版页码: 1865-1871
文章编号: 1001-3695(2022)06-046-1865-07

发布历史

[2021-12-15] 优先出版
[2022-06-05] 印刷出版

引用本文

陈虹, 赵菊芳, 郭鹏飞, 等. 基于混沌映射的分块循环DNA图像加密算法 [J]. 计算机应用研究, 2022, 39 (6): 1865-1871. (Chen Hong, Zhao Jufang, Guo Pengfei, et al. Block cyclic DNA image encryption algorithm based on chaotic map [J]. Application Research of Computers, 2022, 39 (6): 1865-1871. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

《计算机应用研究》创刊于1984年,是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。

《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术,及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。

《计算机应用研究》拥有众多高层次读者、作者,读者对象主要为从事计算机学科领域高、中级研究人员及工程技术人员,各高等院校计算机专业及相关专业的师生。多年来《计算机应用研究》的总被引频次及Web下载率一直名列本学科同类学术刊物前茅,所刊发的学术论文以其新颖性、学术性、前瞻性、导向性、实用性而备受广大读者的喜爱。


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