【摘 要】
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随着数字时代的降临,数字图像在许多领域都得到了大量的应用,但是也带来了一个重要的问题这便是图像数据的安全问题,当前人们使用最多的图像数据还未有行之有效的加密方案,这是因为传统加密算法在数据量大、冗余度高的图像数据加密运算面前早已变得力不从心,因而更加安全有效的图像加密方案的相关研究早已成为了信息安全领域的一个研究热点。混沌因其具有诸如初值敏感性、内在随机性等优良特性与密码学算法设计的基本要求“混淆
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随着数字时代的降临,数字图像在许多领域都得到了大量的应用,但是也带来了一个重要的问题这便是图像数据的安全问题,当前人们使用最多的图像数据还未有行之有效的加密方案,这是因为传统加密算法在数据量大、冗余度高的图像数据加密运算面前早已变得力不从心,因而更加安全有效的图像加密方案的相关研究早已成为了信息安全领域的一个研究热点。混沌因其具有诸如初值敏感性、内在随机性等优良特性与密码学算法设计的基本要求“混淆”和“扩散”高度相似,被广泛用于图像密码算法的研究与设计之中。本文将结合混沌系统和DNA编码运算设计一种基于混沌的数字图像加密算法,算法采用高维和低维混沌系统结合的方式,使系统具有更高的安全性,并利用DNA运算的特性结合分块处理的运算方式提高算法的实时性。研究从三个方面展开,主要工作如下:（1）对混沌理论展开相关研究,并在此基础上对常见混沌系统的动力学特性进行了分析。提出一种基于混沌的数字图像加密算法,算法采用哈希函数提取明文信息并生成所用密钥,实现密钥与明文关联,具有一次一密的特性,同时结合高低维混沌系统与DNA编码运算进行设计。由于加密运算是分块进行的,因此可以通过改变分块大小,实现密钥流长度的改变,提高算法的执行效率。（2）对传统加密算法DES和AES展开研究,分别利用TDES和AES算法实现了图像加密系统,通过一系列的仿真测试实验对两个图像加密系统进行性能测试与评估,指出了TDES和AES算法在图像加密应用方面存在问题和不足。（3）探究图像加密算法的硬件部署,针对（1）中提出的算法进行硬件移植,利用FPGA技术部署图像加密算法,将FPGA的并行计算能力与图像加密算法有利结合,提高算法的实时性。由于采用硬件设计,相比于软件实现来说安全性更高,功耗更低。
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