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電子電信技術 電子電信技術 通信與無線電學應用
 
 
 
 
數字圖像密碼算法詳解:基於C•C#與MATLAB
 作  者: 張勇
 出版單位: 清華大學
 出版日期: 2019.05
 進貨日期: 2019/6/4
 ISBN: 9787302525950
 開  本: 16 開    
 定  價: 443
 售  價: 354
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編輯推薦:

本書詳細介紹了DES、AES、明文關聯圖像密碼系統和統一圖像密碼系統等優秀圖像加密系統的MATLAB和C/C#語言實現方法。針對現有被動攻擊方法(例如選擇明文攻擊等)主要攻擊等價金鑰的特點,詳細研究了只能攻擊原始金鑰的融合公開金鑰與私密金鑰的數位圖像密碼系統及其性能評價體系。本書是作者近幾年來的*科研成果,對於從事資訊安全的科研人員和工程技術人員,具有頗強的指導和借鑒價值。


內容簡介:

系統地研究了新型數位圖像密碼系統及其安全性能分析,闡述了基於DES與AES的圖像密碼演算法和基於混沌系統的明文關聯圖像密碼演算法的MATLAB和C#語言實現技術及其安全性能。深入探討了DES和AES演算法實現及其數位圖像加密應用技術;從加密/解密速度、金鑰空間、資訊熵、統計特性和敏感性分析等方面研究了圖像密碼系統的性能分析方法;闡述了明文關聯的圖像密碼系統的實現演算法與性能分析;討論了加密演算法與解密演算法相同的統一圖像密碼系統的設計方法與性能分析;詮釋了融合公開金鑰與私密金鑰的數位圖像密碼演算法及其性能評價體系。


圖書目錄:

目錄



第1章緒論

1.1圖像加密的研究進展

1.2準備工作

1.2.1常用的灰度圖像

1.2.2MATLAB R2016a數學軟體

1.2.3Eclipse C整合式開發環境

1.2.4Visual Studio 2017整合式開發環境

1.3本章小結

第2章資料加密標準

2.1DES演算法

2.1.1DES加密演算法

2.1.2DES解密演算法

2.2TDES演算法

2.2.1TDES圖像密碼系統

2.2.2TDES MATLAB程式

2.2.3TDES C程式

2.2.4TDES C#程式

2.3本章小結

第3章高級加密標準

3.1AES演算法

3.1.1AES加密演算法

3.1.2AES金鑰擴展演算法

3.1.3AES解密演算法

3.2AES圖像密碼系統

3.2.1AES MATLAB程式

3.2.2AES圖像加密MATLAB程式

3.2.3AES C#程式

3.3本章小結

第4章圖像密碼系統安全性能分析

4.1加密/解密速度

4.2金鑰空間

4.3資訊熵

4.4統計特性

4.4.1相關性分析

4.4.2長條圖分析

4.5敏感性分析

4.5.1金鑰敏感性分析

4.5.2明文敏感性分析

4.5.3密文敏感性分析

4.6本章小結

第5章明文關聯的數位圖像加密演算法

5.1PRIC

5.2PRIC MATLAB程式

5.3PRIC C#程式

5.4PRIC性能分析

5.5本章小結

第6章加密演算法與解密演算法共用圖像密碼系統

6.1EADASIC系統

6.2EADASIC MATLAB程式

6.3EADASIC C#程式

6.4EADASIC系統性能分析

6.5本章小結

第7章融合公開金鑰與私密金鑰的數位圖像密碼演算法

7.1PKPKCIC系統

7.2PKPKCIC MATLAB程式

7.3PKPKCIC C#程式

7.4PKPKCIC系統性能分析

7.5本章小結

附錄程式碼與資料

參考文獻


章節試讀:

第5章明文關聯的數位圖像加密演算法

典型的基於混沌系統的數位圖像密碼系統如圖5Q1所示,包括加密系統與解密系統。對於加密系統而言,輸入為金鑰和明文圖像,輸出為密文圖像; 對於解密系統而言,輸入為金鑰和密文圖像,輸出為明文圖像。


圖5Q1典型的基於混沌系統的數位圖像密碼系統


由圖5Q1可知,典型的基於混沌系統的圖像密碼系統中,加密演算法由“置亂—擴散”的迴圈結構組成。本章將研究基於“擴散—置亂—擴散”結構的新型圖像密碼演算法,其結構如圖5Q2所示〔121,127,130,134Q135〕。


圖5Q2置亂演算法與明文關聯的圖像密碼系統


在圖5Q2所示的圖像密碼系統中,加密或解密過程包括混沌密碼發生器、兩個擴散演算法和一個置亂演算法,沒有迴圈處理,且只有置亂演算法與明文相關聯。由於置亂演算法與明文相關聯,因此,這類系統稱為明文關聯的圖像密碼系統,記為PRIC(PlaintextQRelated Image Cryptosystem)。
5.1PRIC
如圖5Q2所示,PRIC主要包括4部分,即混沌密碼發生器、明文無關的擴散演算法Ⅰ模組、明文關聯的置亂演算法模組和明文無關的擴散演算法Ⅱ模組。
這裡使用了分段線性混沌映射(PWLCM),如式(5Q1)所示。
xi=f(xi-1,p)=xi-1p,0xi-1-p0.5-p,p?xi-1<0.5
f(1-xi-1,p),0.5?xi-1<1(5Q1)
其中,p為PWLCM的參數,0

這裡使用了兩個PWLCM,其中一個的初始值和參數記為x0和p,另一個的初始值和參數記為y0和q。這裡,{x0,p,y0,q}屬於金鑰的一部分。
設P表示明文圖像,大小為M×N。金鑰用K表示,K={x0,p,y0,q,r1,r2,r3,r4},其中,x0與p和y0與q分別表示兩個PWLCM的初始值與參數,r1、r2、r3和r4為4個8位元的隨機整數,取值區間為〔0,255〕。
PRIC的加密過程如下所示。
1. 混沌密碼發生器
混沌密碼發生器用於產生與明文圖像大小相同的4個隨機矩陣,記為X、Y、R和W,大小均為M×N。生成這4個隨機矩陣的步驟如下所示。
Step 1. 將x0和p分別作為式(5Q1)的初始值和參數,反覆運算PWLCM r1 r2次跳過過渡態,然後繼續反覆運算MN次,得到長度為MN的狀態變數序列,記為{xi},i=1,2,…,MN。
Step 2. 將y0和q分別作為式(5Q1)的初始值和參數,反覆運算PWLCM r3 r4次跳過過渡態,然後繼續反覆運算MN次,得到長度為MN的狀態變數序列,記為{yi},i=1,2,…,MN。
Step 3. 由向量{xi}和{yi},i=1,2,…,MN按式(5Q2)~式(5Q5)得到矩陣X、Y、R和W。
X(u,v)=floorr1 1r1 r3 2x(u-1)×N v r3 1r1 r3 2y(u-1)×N v×1014mod 256(5Q2)

Y(u,v)=floorr2 1r2 r4 2x(u-1)×N v r4 1r2 r4 2y(u-1)×N v×1013mod 256(5Q3)

R(u,v)=floorr1 1r1 r4 2x(u-1)×N v r4 1r1 r4 2y(u-1)×N v×1012mod M(5Q4)

W(u,v)=floorr2 1r2 r3 2x(u-1)×N v r3 1r2 r3 2y(u-1)×N v×1011mod N(5Q5)
其中,floor(t)返回小於或等於數t的最大整數,u=1,2,…,M,v=1,2,…,N。
通過上述步驟計算得到的矩陣X用於前向擴散模組中,Y用於後向擴散模組中,R和W用於置亂模組中。

 
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