功能
- 功能简介
- 更多系统
173-3345-7067
173-3345-7067
小数开方伪随机序列发生器能够正确产生伪随机序列，只要对种子的选取稍做限制，就能生成性能良好且均匀分布的伪随机序列，并用产生的伪随机序列对图象进行加密的算法研究。
一、图象文件加密及其研究现状
图象文件加密是在加密密钥和加密函数的共同作用下将一幅图象变成杂乱无章的加密图象（类似于噪声），使其所要表达的真实图象文件信息无法直观地感觉到。与原始图象文件相比，加密图象文件的变化表现在几个方面：
1）图象象素的相互位置关系发生了变化：它是由图象置乱来实现的。在图象文件加密中，图象置乱是一项非常重要的加密技术。
2）图象的象素值发生了变化：从信息论的角度看，在一般情况下加密图象的信息熵增加了，接近于信息熵的最大值。从统计学的角度看，加密图象的直方图被平滑了，由加密图象的直方图来获取图象特征是很困难的。
3）图象相邻象素之间的相关性降低了。
二、伪随机序列图象加密算法
1、小数开方伪随机数发生器
小数开方伪随机发生器的迭代描述公式为：
定理1若X为无理数，a，n为整数，则
也是无理数。
由定理1，我们不难看出，当某-Xm。为无理数时，则以后的序列都是无理数。
小数开方算法流程图如图1所示。
2、基于小数开方伪随机序列图象加密算法
24位真彩色图象的图象矩阵与其他类型不同，是一个三维矩阵，可用MxNx3表示。M、N分别表示图象的行列数，3个MxN的二维矩阵分别表示各个象素的R、G、B三个颜色分量。
（1）基于位异或的图象加密算法
1）算法思想
运用式(1)进行小数开方伪随机序列值计算，将产生的序列的每一个元素与图象的象素点的红、绿、蓝三基色的值进行异或运算，解密即为逆过程。
2）加密算法实验结果
图2为24位真彩色图象加密解密对比图。
3）加密算法优缺点
该加密算法在前有的基于线性同余伪随机序列加密的基础上改进了密钥给定的缺点，它实现了用户自行输入任意常见字符串的功能和图象的无损加解密，安全性较之要高，大量实验证明算法执行效率高且加密效果也很好，但是该算法存在一个缺点：当用户连续对一幅图象输入同一个密钥加密两次后就可以得到正确解密的图象，同时，当解密用户连续对加密后的图象输入正确的密钥就可以得到一次加密后的图象，两次后就可以得到原图象，算法的安全性不高。
（2）基于循环位异或的图象加密算法
基于位异或的图象加密算法中存在的问题，该算法在基于位异或的图象加密算法基础上做出了改进：
1）加密算法思想
在基于位异或图像加密基础上，取图象一个象素点，象素值位进行循环右移操作，直到图象象素点全被取完，解密即为逆过程。
2）加密算法实验结果
3）加密算法优缺点
该加密算法较基于位异或的图象加密算法有所改进，当用户连续对一幅图象输入同一个密钥加密两次后得不到正确解密的图象，同时，当解密用户连续对加密后的图象输入正确的密钥两次后也得不到加密后的图象，安全性较基于位异或的图象加密算法要高。
与基于位异或的图象加密算法一样它实现了用户自行输入任意常见字符串的功能和图象的无损加解密，算法执行效率高且加密效果也很好，但是该算法也存在一个缺点：当用户连续对一幅图象输入同一个密钥加密八次后就可以得到一幅图象，大致可以看到原图象得轮廓，然而当用户连续对一幅图象输入同一个密钥加密十六次后就可以得到正确解密的图象，同时，当解密用户连续对加密后的图象输入正确的密钥八次后也可以得到一幅图象，大致可以看到原图象得轮廓，而且当用户连续对一幅图象输入同一个密钥加密十六次后就可以得到原图象，算法的安全性还是不高。
（1）基于循环位异或地址置乱的图象加密算法
基于基于循环位异或的图象加密算法中仍然存在的问题，算法三在基于循环位异或的图象加密算法基础上做出了改进：
1）加密算法思想
在基于循环位异或图像加密算法基础上将该图象中元素位置为1的元素移到元素位置为2的位置，将2移到3的位置，依此类推，最后将该图象的元素位置为最后的元素移到元素位置为1的位置。解密即为逆过程。
2）加密算法实验结果
加密算法实验结果如图4所示。
3）加密算法优缺点
该加密算法较之前两种有了很大改进，它不仅与它们实现了用户自行输入任意常见字符串的功能和图象的无损加解密，而且也解决了它们中存在的问题。无论用户输入多少次同一个密钥对一幅图象进行加密也得不到正确解密的图象，同样，无论用户输入多少次正确的解密密钥对一幅图象进行解密也得不到原图象，大量实验证明，该算法执行效率高且加密效果也很好，加密算法的安全性也高。
三、安全性分析
一个好的图象加密系统应该具备足够好的性能来抵御各种攻击，这些攻击包括穷举攻击、统计攻击、明文攻击等，下面对基于小数开方伪随机序列图象加密方法安全性进行分析：
穷举攻击是对加密系统进行攻击的最基本的方法之一，它的主要方法是对加密系统的密钥空间进行穷尽的搜索，期望通过强力手段达到破解密码系统的目的。要有效抵御本方法，就要求密码系统有足够大的密钥空间并且具有相当的初值敏感度。三种算法的加密密钥都是可以由用户任意输入常见的字符，通过逐位整型转换再相加而得到伪随机序列的种子，可见，三种算法拥有相当大的密钥空间。
三种加密算法的初值敏感性作了试验，试验表明当解密密钥中有任何一个初始值和加密密钥中的不同，哪怕是微小的差别，图象也不能被有效解密，这说明本图象具有相当的初值敏感性。
综合以上所述，三种图像加密算法具有相当大的密钥空间，具有较强的初值敏感性，对于穷举加密具有抵御能力。
小知识之伪随机序列
伪随机序列是具有某种随机特性的确定的序列。它们是由移位寄存器产生确定序列，然而他们却具有某种随机特性的随机序列。因为同样具有随机特性，无法从一个已经产生的序列的特性中判断是真随机序列还是伪随机序列，只能根据序列的产生办法来判断。
全球著名减震器制造商——天纳克携手安企神共筑安全制造新防线
天纳克(北京)汽车减振器有限公司天纳克（北京）汽车减振器有限公司成立于1995年，是天纳克在中国最早投资的合资企业。公司集设计、开发、生产及销售汽车减振器于一身。作为天纳克全球网络的一部分，能充分享受天纳克全球的技术积累经验和国际领先的设计理念，加之先进的生产设备和工艺技术。天纳克（北京）汽车减振器有限公司完全能保证为...
筑牢安全防线：安企神企业助力特种设备机械企业数据防泄密解决方案
西安苛菲特机械设备有限公司 西安苛菲特机械设备有限公司致力于特种设备的发展，专业从事特种设备的研发、制造和销售。目前已成为有色冶金特种设备、大型船舶特种设备、煤化工特种设备的领军品牌，并在业内得到了“ 特种设备专家”的称号。公司以打造国内一流特种设备为使命，主要产品定型为高品质特种(高温、高压、高合金)流量控...
安企神软件：三峡大学数据安全的坚实后盾与合作伙伴
学校介绍三峡大学是经国家教育部批准，由原武汉水利电力大学（宜昌）和原湖北三峡学院于2000年5月25日合并组建。2018年，学校被省人民政府列为“国内一流大学建设高校”，水利工程、土木工程、电气工程等3个学科被列为“国内一流学科建设学科”；目前，三峡大学已发展成为水利电力特色与优势比较明显、综合办学实力较强、享有较高社...
零部件企业数据保卫战：安企神软件如何筑起防泄密铜墙铁壁
瑞安市特迩翡汽车配件有限公司企业背景瑞安市戴尔菲汽车零部件有限公司一直致力于高共轨电喷（EFI）发动机和SCR排气系统的研发。通过了16949质量管理体系和CE认证，公司具备自主开发汽车电子系统和核心软件的技术能力。公司力争成为以市场为导向、以技术为支撑、以质量为先、以人才为本的知名创新型企业。产品包括：氮氧化物传感器...
强强联合！安企神软件携手瀚颐共筑汽车行业终端安全防线
瀚颐上海汽车电子科技有限公司EAST瀚颐中国团队成立于2015年。是国际AUTOSAR软件联盟的研发伙伴单位。具备汽车电子硬件设计、软件开发、CAN网络集成、系统集成测试以及项目管理的全面研发能力。专注于汽车电子以及相关产业并拥有25年以上的专业经验，拥有来自于德国和中国业内专家和高管组成的顾问团队，并向全球汽车行业客...
