改进逻辑映射与约瑟夫环驱动的高效数字图像加密算法

本文研究了一种新颖的数字图像加密算法，该算法结合了改进的逻辑映射和约瑟夫斯环（Josephus Circle）的概念。图像加密在信息安全领域扮演着重要角色，特别是在数字图像处理中，其安全性和效率是关键。约瑟夫斯环是一种经典的数学结构，常用于实现高效的数据处理，而混沌系统则以其高度的复杂性和不可预测性为加密提供额外的安全保障。 算法的工作流程分为三步：首先，原始图像通过逻辑映射进行像素级的扰动。逻辑映射是一种非线性迭代函数，其特性如易变性和敏感性对密钥的选择有显著影响，这增加了加密的随机性和抗破解能力。其次，加密后的图像被分割成多个块，每个块作为一个独立的处理单元。这样做的目的是为了分散和混淆数据，使攻击者难以通过局部分析推断出原始信息。 最后，每个块的位置利用改进的约瑟夫斯环进行进一步加密。约瑟夫斯环改变了块的排列顺序，这种随机的移动规则使得图像的布局变得难以预测。通过这种方法，即使攻击者知道部分位置信息，也难以确定完整的图像结构。实验结果显示，加密后的图像信息熵高达7.99，这意味着它具有高度的不确定性，难以被简单地压缩或重构。同时，相邻像素间的相关性控制在±0.1范围内，进一步增强了图像的统计安全性。 这个算法的优点在于其大密钥空间和对密钥的敏感性，这使得攻击者很难找到有效的解密方法。它对于抵抗常见的密码分析攻击，如统计分析和灰度值分析，表现出较高的抵抗力。这项工作为数字图像加密提供了一个创新且安全的解决方案，对于保护图像数据在传输和存储过程中的隐私至关重要。 这篇发表在《计算机与通信》期刊上的研究成果，不仅贡献了新的加密技术，还为图像处理和信息安全领域的理论研究提供了实用的参考，证明了该算法在实际应用中的有效性。通过深入理解和优化逻辑映射和约瑟夫斯环的组合，未来的图像加密技术可能会得到进一步提升。