基于仿生元胞自動機的數(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上，進行了改進，提出一種基于仿生元胞自動機的數(shù)字圖像置亂的加解密算法。經(jīng)實驗發(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機的初始狀態(tài)中存活元胞的數(shù)量密切相關；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二維元胞自動機的初始狀態(tài)。針對以上問題，本文提出了改進算法，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機的加密算法就是在其基礎上再增加一輪縱向加密，不僅如此，仿生元胞自動機是一類相似的二維元胞自動機規(guī)則的灼，在進行加密的過程中，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)過多次仿真實驗，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機，首先闡述了元胞自動機理論及仿生元胞自動機的規(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分析了選擇明文/密文攻擊該算法的過程，然后詳細介紹基于仿生元胞自動機的圖像加解密算法，并分析了其密鑰空間的安全性，最后對兩種算法的性能進行對比分析，通過多種測試結果直觀的反應兩種算法差異。



關鍵詞：圖像置亂 生命游戲 仿生元胞自動機