基于改进ZigZag变换与混沌序列相结合的数字图像加密算法

针对数字信息在传输过程中易被窃取的现象，本文提出了一种基于改进的ZigZag变换与混沌序列相结合

数字技术的日益发展和互联网的快速普及给人们的生产和生活提供了极大的便利，但是由于数字信息易获取、易被篡改的特点，导致数字信息在互联网上的传输受到了极大的威胁。通过特定的技术手段对图像加密处理，可以掩盖图像的原始信息，这种方法成为了当今网络环境中一种极其有效的策略，避免了数字图像的恶意盗取与篡改。

传统的图像加密算法有Arnold 置乱、应用混沌序列加密、ZigZag 变换等方法。

Arnold 置乱容易实现， 图像置乱效果好[1]，但用迭代次数作为密钥，密钥空间太小；利用单一混沌序列对图像进行加密的算法[2] [3] [4]，具有易于实现、对密钥敏感性高等特点，但其属于一类简单的混沌系统，密钥空间小，不能抵抗穷举性攻击；ZigZag 变换具有算法简单、密钥周期大的特点[5]，但是传统的ZigZag 算法存在一定的缺陷，并且对密钥的灵敏度低，易被非法用户破解。为了克服传统算法的缺陷，本文对ZigZag 置乱算法进行改进，设计了基于改进ZigZag 置乱与应用混沌序列改变像素值相结合的图像加密算法，显著增大了密钥空间，并且保留了混沌序列的密钥敏感性，打乱了加密图像的相邻像素之间的相关性，提高了加密图像的安全性。

2. 改进ZigZag 置乱 标准的ZigZag 置乱算法是从矩阵的左上角开始，对矩阵中的各元素依次进行“之”字形扫描，扫描路径如图1 所示。

Figure 1. Standard ZigZag scan path 图1. 标准ZigZag 的扫描路径