轮盘选择与线性同余像素变换提升图像加密效率与安全性

本文主要探讨了图像加密领域的创新方法，针对混沌图像加密系统中存在的动态降级、安全性弱和加密效率低等问题，提出了一种结合轮盘选择算法与线性同余像素变换的新颖图像加密算法。作者是广辉曹和星源王，该研究发表于2018年。 在密钥生成部分，设计了一种轮盘选择算法。轮盘选择算法通过随机性和非线性特性，有效减少了在图像加密过程中由于序列重复或模式可预测性导致的动态降级问题，提高了算法的随机性和抗攻击性。 在像素编码阶段，作者引入了线性同余像素变换技术。这种方法通过对像素值进行线性运算并取模，增加了像素变换的复杂性，增强了图像的混淆度，从而提升了加密算法的安全级别。线性同余变换是一种常用的密码学技术，其随机性能够使得图像中的每个像素难以被直接关联到原始信息，增加了破解的难度。 整体上，该加密算法采用了替换-混洗-替换（Substitution-Permutation-Substitution, S-盒和P-盒的组合）结构，这种结构不仅保证了加密过程的高效性，还能够使每一轮的处理都是独立且不可预测的，进一步提高了算法的安全性能。 设计过程中，作者详细解释了各部分算法的设计动机和背后的理论基础，确保了算法的合理性与有效性。理论分析部分对算法的加密强度、抗差分攻击能力以及抵抗频率分析等进行了深入探讨，证明了新算法在理论上的优越性。 实验结果验证了新算法在实际应用中的良好性能，无论是加密速度还是解密精度，都达到了一个较高的水平。此外，算法的加密效率得到了显著提升，且在保证信息安全的前提下，能够有效地应对现代信息安全挑战。 这项研究为图像加密领域提供了一种新的解决方案，具有良好的应用前景，对于提高图像数据传输的安全性、保护隐私以及在网络安全等领域具有重要的实际意义。