系统工程与电子技术

作者：唐辰, 涂喜梅, 陆晓刚, 张琦, 张小贝

单位：1. 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200444；2. 上海飞机设计研究院, 上海 201210

关键词：图像加密,混沌系统,高级加密标准,安全性分析

基金：工信部民用飞机专项科研项目(MJZ-2018-S-30)

针对高级加密标准(advanced encryption standard, AES)用于图像加密安全性不高、密钥空间小等问题, 提出一种基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法。密钥由四维混沌系统得到, 通过在Lorenz-Chen-Lu混沌中引入非线性项、反馈控制器等提升了混沌复杂度, 经过动力学特性、稳定性分析, 验证了其混沌特性。加密时, 使用混沌Cubic-S盒和动态交叉变换的方法对传统AES进行了改进。同时, 对密钥扩展函数进行了修改, 使得每一轮密钥与上两轮密钥有关, 并将混沌序列引入其中, 提升了密钥的安全性。该算法的密钥空间达2476, 密文图像信息熵为7.997 7 bits, 像素数变化率和统一平均变化强度分别为99.613%和33.473%, 像素间相关性接近于0, 加密速度为45.85 Mbits/s。仿真结果表明, 密钥具有良好的敏感性, 加密算法具有良好的安全性和鲁棒性, 能实现快速加密和有效抵抗各类攻击。

来源：2023年第12期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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