论文题目: 混沌在信息安全中的应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 陈永红
导师: 黄席樾
关键词: 信息安全,信息隐藏,数字水印,混沌控制,混沌同步,保密通信
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式,它广泛的存在于自然界,诸如物理、化学、生物学、地质学,以及技术科学、社会科学等各个科学领域。由于混沌具有特征:确定性、有界性、对初值的极端敏感性、长期不可预测性、正的最大Lyapunov 指数、遍历性等,它的应用也越来越广泛,目前主要应用包括:图像数据加密、保密通信、计算机图形处理、信号处理和通信、控制系统和优化等越来越多的领域和方向。其中,把混沌应用于信息安全中是近十几年来引起了学者们的极大关注,并已在信息安全领域获得了广泛的应用,并取得了一些较好的结果。本论文围绕混沌理论与信息安全的原理及其应用,就一些诸如:混沌在数字图像信息加密解密中的应用;混沌系统的设计与实现;混沌在数字图像水印和信息隐藏技术中的应用;混沌同步控制技术及其在保密通信中的应用进行详细地研究与讨论。本文的主要研究成果包括: 1、提出了一种基于混沌的数字图像加密解密新算法。该方法将混沌直接引入图像加密算法中,真正的充分利用一种特殊混沌系统的简单性,以及对初始条件极其敏感性的特性,对以前图像加密解密算法进行了全面的改进。本算法具有加密算法简单、速度快、效果好和安全性高等特点。2、提出了一种广义分段线性映射的概念,并对其进行改进与分析。先给出了广泛意义上的一维分段线性混沌映射的定义,和该混沌影射的特性。然后设计了一种四分段非对称的混沌系统,证明了其混沌性,并利用实验详细地分析了所设计系统的特性。最后,将生成的混沌序列转换成0-1 二进制混沌序列码,结果表明输出的混沌序列码具有良好的自相关性和互相关性。3、提出了一些基于混沌的数字图像信息隐藏和水印算法。提出了一种基于混沌映射和图像融合的数字隐藏技术。用混沌映射结合图像融合,将隐藏信息隐藏在载体图像的不同位置,提高了隐藏的视觉效果,保证了隐藏信息的安全性。提出了一种结合数字签名技术和混沌的水印系统。在该方法中,用混沌序列从原始图像中随机选取象素生成水印信号,如不知混沌初始值就难得到水印信号;再通过第三方数字签名认证系统签名认证,而没把水印真正的嵌入到宿主图像中,有很好的不可感知性,保证水印系统的安全。提出了基于混沌序列模运算的水印算法。该方法利用一个特殊混沌映射生成的整数值混沌序列,并通过混沌序列模运算决定二值水印信号的嵌入位置,因此
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 混沌的概述
1.2.1 混沌的定义
1.2.2 混沌运动的基本特征
1.3 信息安全概述
1.3.1 数据加密技术
1.3.2 数字水印和信息隐藏技术
1.3.3 混沌在信息安全中的应用和研究现状
1.4 本论文章节安排
2 混沌在数字图像加密中的应用研究
2.1 混沌对数字图像加密的常用方法
2.1.1 空域变换
2.1.2 频域变换
2.1.3 实验结果与算法分析
2.2 数字图像加密解密算法研究
2.2.1 混沌映射
2.2.2 新算法的设计与实现
2.2.3 算法分析
2.2.4 实验结果
2.3 本章小结
3 一类混沌系统的改进与设计
3.1 引言
3.2 PLCM 的研究及有限精度问题
3.3 混沌密码序列的设计及应用
3.3.1 广义分段线性混沌映射
3.3.2 混沌系统的改进
3.3.3 改进混沌系统的分析
3.3.4 二进制混沌序列码的生成
3.3.5 实验结果
3.3.6 混沌序列的应用
3.4 本章小结
4 混沌在数字图像水印和信息隐藏中应用的研究
4.1 数字水印和信息隐藏的概述
4.2 一种基于混沌和数字图像融合技术的信息隐藏方法
4.2.1 算法概述
4.2.2 混沌系统及应用
4.2.3 数字图像的融合
4.2.4 图像隐藏算法
4.2.5 实验结果与分析
4.3 基于混沌和数字签名的数字水印技术
4.3.1 数字签名认证系统
4.3.2 基于混沌映射和数字签名的数字水印系统
4.3.3 数字签名的数字水印系统全过程
4.3.4 实验与分析
4.4 混沌序列模运算的水印算法
4.4.1 引言
4.4.2 水印隐藏算法
4.4.3 实验结果与分析
4.5 多重数字图像水印算法探讨
4.5.1 引言
4.5.2 基于混沌的多重水印技术初探
4.5.3 实验结果
4.6 本章小结
5 混沌同步控制及其应用
5.1 引言
5.2 几种经典的混沌系统
5.3 混沌同步的有关方法
5.4 一类广义LORENZ 系统的同步
5.4.1 广义Lorenz 系统
5.4.2 广义Lorenz 系统的同步定理
5.4.3 广义Lorenz 系统的同步实验与分析
5.5 超混沌系统的同步
5.5.1 引言
5.5.2 同步定理
5.5.3 实验与分析
5.6 广义混沌同步的研究
5.7 混沌同步在保密通信中的应用
5.7.1 引言
5.7.2 混沌保密通信的结构
5.7.3 系统的同步与通信
5.7.4 系统的分析
5.8 本章小结
6 结论与展望
6.1 全文工作总结
6.2 未来展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-11-07
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- [1].混沌同步控制及在保密通信中的应用研究[D]. 赵辽英.浙江大学2005