基于改进标准映射的图像加密算法

本文提出一种基于改进标准映射的图像加密算法。首先，针对标准映射用于图像置乱加密时的密钥空间

进入21 世纪以来， 随着网络通信技术和多媒体技术的快速发展， 人们的生活方式发生了天翻地覆的变化，从古时候只能通过书信来交流各种各样的重要信息到现在只需按下发送键就可以轻松地与他人交流。知乎等新兴社交媒体的出现，更是极大地丰富了我们学习知识和交流思想的方式。与此同时，也隐含了许许多多的信息安全隐患，一些不法分子通过恶意攻击等手段获取我们的个人敏感信息来做违法的事情。

近几年来， 无论国际还是国内报道的有关信息泄漏或被非法窃取的事件是多如牛毛， 比如美国‘棱镜门’事件[1]，华为公司内部信息泄漏[2]等等。这些时常发生的事件更是提醒我们要对信息安全问题提高警惕。信息的载体如文字、图像、视频等在公共网络上的传输是造成信息泄露的一个重要原因，而图像因其直观性强、可识别性高等特点占据了我们日常信息交流载体的很大一部分，因此，对图像进行保护就显得非常重要。现阶段图像保护主要有两个方法，一个是通过嵌入数字水印等方法来保护图像的版权；另外一个是通过某种变换或映射对明文图像的特征信息进行隐藏，即图像加密。前者在网络传输过程中图像的一些明显特征不会改变，只是增加了易于识别的水印信息，而后者则相反，即希望通过变换把原图像一些重要的特征隐藏起来。

所以， 在我们现实生活中， 图像加密是对图像进行保护的重要手段。

图像由于自身的一些内在特点如数据量大、数据冗余度高和相邻像素相关性强等使得大部分的传统文本加密经典算法如DES(Data Encryption Standard)，AES(Advanced Encryption Standard)等不再适用于图像加密[3]。因此，研究者们提出了大量不同于传统文本加密的算法去对图像进行加密[4]。在这些算法中，基于混沌理论的加密算法引起了人们极大的关注。

混沌，大自然中具有确定性规律的伪随机状态的描述，是指发生在确定性系统中貌似随机的不规则运动[5]。就是说，一个用确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定、不可重复和不可预测等。混沌系统具有对系统初值和参数的极端敏感性、伪随机性、状态遍历性等的混沌特性[6]。正是因为这些性质与密码学中的典型要求非常契合，如混沌对参数和初值的敏感性与加密系统对密钥极端敏感之间的对应、混沌的拓扑传递性和混合特性与加密系统的扩散之间的对应等[7]，所以利用混沌系统来设计对图像加密算法具有很好的应用前景。

自从1989 年英国学者Matthews 将混沌理论引入图像加密的研究中[8]，就有大批的学者涌入基于混