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5.1混沌图象加密算法安全性分析研究背景非线性映射具有的初始值敏感性质与状态遍历性与密码学中的基本概念“扩散”与“混淆”存在本质上的相似与联系;密码学是混沌走向实际应用的最有可能的领域;快速有效，高度密钥敏感性，有效改变像素间相关性,抵抗统计与差分攻击的能力；相关工作按具体实现包括灰度值替代算法、像素位置变换算法以及组合算法;基于三维CAT映射的图象加密算法是目前最优秀的方案之一.(G.R.Chen,2004).*第30页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1基于3DCAT映射的混沌图象加密算法*第31页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1基于3DCAT映射的混沌图象加密算法*第32页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1基于3DCAT映射的混沌图象加密算法*第33页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1混沌图象加密算法安全性分析密钥保护步并不必要，攻击者只需攻击出Cat变换矩阵A或其等价矩阵以及扩散操作的初始参数便可完全破解该加解密系统；输入灰度值相同的明文图像时，密码安全性仅依赖扩散草操作；输入特殊明文图像（仅一位像素灰度值不为0），密码安全性仅依赖像素位置变换操作。可以分步攻击出Cat变换矩阵A或其等价矩阵和扩散操作的密钥。*第34页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1混沌图象加密算法安全性分析:扩散操作输入各像素灰度值全部相同的明文图像，此时输出密文仅与扩散操作有关；根据C(k),C(k-1),I(k)，计算所有满足扩散操作的混沌符号及对应区间；根据Logistic映射，求每个所对应根据C(k),C(k+1),I(k+1)，计算所有满足扩散操作混沌符号及对应区间；计算与的交集，得重复上述操作，获得任意长符号区间序列。*第35页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1混沌图象加密算法安全性分析:像素位置变换依次输入分别在(1,1,1)，(0,1,1)，(1,0,1)，(1,1,0)坐标处像素灰度值为255，其余各处灰度值为0的明文图像。根据扩散操作可知，当I(k)=0，则C(k)=C(k-1)。因此可通过比较序列中相邻元素数值变化情况，找出灰度值不为零像素在密文图像中的位置。根据像素在明文图像和密文图像中的位置变化，通过解方程的方法可以解出3Dcat变换矩阵或等价矩阵；等价矩阵可以和3Dcat变换矩阵不同，但是同样可以解密。*第36页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1混沌图象加密算法安全性分析:像素位置变换*第37页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1混沌图象加密算法安全性分析:攻击结果*第38页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.1相关论文Phys.Lett.A,2005.通信学报,(已投)*第39页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.2一类时空混沌加密系统的安全性分析研究背景:研究初期，大部分混沌必威体育官网网址通信基于低维混沌,很多攻击方案如：非线性预测、回归图、自适应参数估计及EFA等均可有效攻击系统.之后,研究重点转移到高维，然而研究表明仅依赖于高维并不保证安全,并且Hu.G提出用OCML的级联来提高密钥敏感性.相关工作S.H.Wang提出将OCML与取整取模结合进一步提高密钥敏感性，以及抵抗诸如参数估计攻击等的能力。G.N.Tang将S盒引入系统，再次提高了安全性。H.P.Lu将系统扩展至二维提高了系统的加解密效率和抗噪性能此结果先后被PhysicsNewsUpdate，PhysicalReviewFocus和InformationSecurityMagazine被公认为是最成功的基于同步的混沌必威体育官网网址通信系统,并被应用于必威体育官网网址电话系统*第40页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.2时空混沌加密系统的安全性分析:加密机结构*第41页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.2时空混沌加密系统的安全性分析优点:目前公认混沌必威体育官网网址通信最优秀方案之一;具有强密钥敏感性;能抵御现有所有攻击;二维结构能够实现并行加解密,且抗噪声干扰能力强.缺陷:单级混淆和扩散的强度不够;一维结构下并行加解密需很强耦合;在常数驱动下退化为一维映射;*第42页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.2时空混沌加密系统的安全性分析:

单级混