Digital Image Encryption Technology Based on Chaos

• 발행기관: 한국컴퓨터게임학회
• 간행물 정보: 『한국컴퓨터게임학회논문지』제35권 2호, 55~66쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 컴퓨터학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.06.30

국문 초록

인터넷과 빅데이터 시대에 혼돈을 기반으로 한 디지털 영상암호화 알고리즘에 대한 연구는 정보보안 분야의 연구 핫스팟 중 하나가 되었다. 기존의 텍스트 데이터에 비해 디지털 이미지는 데이터의 양이 많고 중복성이 높은 특성을 가지고 있습니다. DES, AES 및 RSA와 같은 기존 방법은 디지털 이미지 암호화 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 초기 민감도와 고유한 임의성 때문에 카오스는 암호화의 혼란 및 확산 개념과 매우 일치하므로 카오스 이미지 암호화에 대한 연구가 빠르게 발전했습니다. 본 논문에서는 주로 혼돈 영상암호화에 대한 연구를 수행한다. 평문 영상에 대한 키 의존성을 목표로 비트 평면과 개선된 로지스틱 맵 기반 영상 암호화 알고리즘을 제안한다. 알고리즘은 스크램블된 일반 텍스트 이미지의 낮은 4비트 비트 매트릭스를 개선된 물류 맵의 제어 매개변수로 사용하여 일반 텍스트 이미지에 대한 키의 종속성을 높이고 놀라운 일회성 비밀 특성을 갖습니다. 서로 다른 비트의 이미지 정보에 따라 서로 다른 강도의 암호화 알고리즘을 설계하여 알고리즘의 효율성을 높입니다. 영상 암호화의 확산 모드를 목표로 하이퍼 카오스 시스템과 블록 모듈로 기반의 영상 암호화 알고리즘을 제안한다. 알고리즘은 하이퍼 카오스 시스템을 사용하여 카오스 시퀀스를 반복적으로 생성하고, 암호화된 픽셀 주위에 임의의 이미지 블록을 분할하고, 블록의 픽셀 값에 대해 적분 모듈로 연산을 수행하여 암호화된 픽셀 회색 값을 얻음으로써 확산 범위를 효과적으로 확장하고 확산의 무작위성을 향상시킵니다.

영문 초록

In the era of Internet and big data, the research of digital image encryption algorithm based on chaos has become one of the research hot spots in the field of information security. Compared with traditional text data, digital images have the characteristics of large amount of data and high redundancy. Traditional methods such as DES, AES and RSA can not meet the requirements of digital image encryption. Because of its initial sensitivity and inherent randomness, chaos is very consistent with the confusion and diffusion concepts of cryptography, so the research on chaotic image encryption has developed rapidly. In this paper, the following research work is mainly focused on chaotic image encryption: Aiming at the dependence of key on plain text image, an image encryption algorithm based on bit plane and improved Logistic map is proposed. The algorithm takes the low 4-Bit bit matrix of the scrambled plain text image as the control parameter of the improved Logistic map, which enhances the dependence of the key on the plain text image, and has a remarkable one-time secret characteristic. According to different bits of image information, encryption algorithms with different strengths are designed to improve the efficiency of the algorithms. Aiming at the diffusion mode of image encryption, an image encryption algorithm based on hyper chaotic system and block modulo is proposed. The algorithm uses hyper chaotic system to alliterative generate chaotic sequences, divides random image blocks around encrypted pixels, and performs integral modulo operation on pixel values in the blocks to obtain encrypted pixel gray values, which effectively expands the diffusion range and enhances the randomness of diffusion.

목차

1. Introduction

2. Basic theory of image encryption

3. Experimental process

4. Analysis of experimental results

5. Conclusions

Acknowledgement

References

키워드

Chaotic system Image encryption Image scrambling Chaotic sequence Multiple-direction muti-scroll chaotic attractors