一种精度受限模式下并联混合混沌系统技术方案

本发明专利技术提供了一种精度受限模式下并联混合混沌系统。所述系统采用相互并联的受限精度为32‑bit的PL‑LM子系统、PL‑PWLCM第一子系统以及PL‑PWLCM第二子系统，通过使用PL‑LM子系统，将x

A parallel hybrid chaotic system with limited accuracy

【技术实现步骤摘要】
一种精度受限模式下并联混合混沌系统
本专利技术涉及图像加密
，尤其涉及一种精度受限模式下并联混合混沌系统。
技术介绍
随着多媒体服务的飞速发展，越来越多的视频、图片在网络中生成。相比文本，图片和视频包含更丰富的信息，更容易产生隐私泄露的问题。因此，近年来对图片加密的研究越来越多。图像相邻像素点之间具有强相关性，因此传统的加密算法如RSA、DES以及AES不适合用于图像加密。近年来，越来越多基于混沌理论的图像加密算法被提出。混沌系统有许多适宜于图像加密的特性，比如初值敏感性、不可预测性和遍历性。置换-扩散网络(Permutation–DiffusionNetwork,PDN)被广泛的应用在基于混沌映射的图像加密算法中。模型分为两个阶段，置换和扩散。置换阶段主要目的是使明文和密文之间的统计关系变得复杂多变。因此，使用复杂的非线性变化可以得到良好的混淆效果。经过扩散，单个密钥或者明文的变化会影响多位的密文。即：当待加密图片发生轻微变化时，使用同一密钥加密这两张图片将得到明显差异的密文。为增强加密算法的安全性，图像加密过程中的置换和扩散过程都有伪随机数的参与。因此，伪随机数生成器的性能是加密算法安全性的重要保障。目前主要有两种基于混沌映射的方案来构建性能良好的伪随机数生成器：(1)混合混沌映射由于一维的混沌映射系统存在密钥空间小的缺陷，因此基于混合混沌映射的系统采用多种混沌映射级联的方式来扩展其密钥空间。(2)多维混沌映射。多维混沌映射有大密钥空间和高动态性的特点，但同时也会带来了难以承受的计算量。更重要的是，这两种方案在实际应用过程中可能会遇见很大的问题。实际应用中的混沌函数的精度不是无限的，精度受限会带来两个重要的问题：1、混沌系统生成的伪随机序列质量下降的问题；2、限制混沌系统密钥空间。虽然当精度足够高时，可以解决这两个问题，但往往以牺牲速度为代价。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种精度受限模式下并联混合混沌系统，旨在提高伪随机序列的质量、加快伪随机序列的生成速度。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种精度受限模式下并联混合混沌系统，该系统包括相互并联的受限精度为32bit的PL-LM子系统、PL-PWLCM第一子系统以及PL-PWLCM第二子系统；其中，所述PL-LM子系统，用于以x0为初始值，输入X混沌函数，经过n轮迭代之后输出xn；所述PL-PWLCM第一子系统，用于以p1和y0分别为参数和初始值，输入Y混沌函数，经过n轮迭代之后输出yn；所述PL-PWLCM第二子系统，用于以p2和z0分别为参数和初始值，输入Z混沌函数，经过n轮迭代之后输出zn；异或子系统，与所述PL-LM子系统的输出端和所述PL-PWLCM第一子系统的输出端分别连接，用于对所述xn和所述yn进行异或处理，输出异或结果；取模子系统，与所述异或子系统的输出端和所述PL-PWLCM第二子系统的输出端分别连接，用于根据所述异或结果和所述zn，进行取模处理，输出取模结果rn；伪随机序列输出端，与所述取模子系统的输出端连接，用于将所述取模结果rn作为伪随机序列输出；其中，n为大于0的整数。可选地，所述取模结果rn是按照以下公式得到的：rn＝((xnXORyn)+zn)Mod2L，其中，L表示所述PL-LM子系统、所述PL-PWLCM第一子系统以及所述PL-PWLCM第二子系统的精度。可选地，所述系统还包括：密钥输入端，与所述PL-LM子系统的输入端、所述PL-PWLCM第一子系统的输入端以及PL-PWLCM第二子系统的输入端分别连接；其中，所述密钥输入端，用于供外部输入预设长度的密钥；所述预设长度的密钥经按位截取后，得到所述x0、所述p1、所述y0、所述p2以及所述z0。可选地，所述PL-LM子系统的参数μ＝4，以使得所述精度受限模式下并联混合混沌系统中的所有运算均在整数域中进行。可选地，所述PL-LM子系统、所述PL-PWLCM第一子系统以及所述PL-PWLCM第二子系统的精度均是32-bit，且所述预设长度为156bits，所述p2、所述z0、所述p1、以及所述y0均是31-bit的，所述x0和所述rn均是32-bit的。可选地，所述伪随机序列用于对待加密图像进行加密；所述n是根据所述待加密图像的尺寸和所述待加密图像上单个像素点的比特数确定的。可选地，所述伪随机序列用于对待加密图像进行加密；在所述待加密图像的尺寸是W×H,所述待加密图像上单个像素点是8bits的情况下，n＝ceil(W×H÷4)。在本专利技术实施例中，采用相互并联的受限精度为32bit的PL-LM子系统、PL-PWLCM第一子系统以及PL-PWLCM第二子系统，通过使用PL-LM子系统，将x0输入X混沌函数，经过n轮迭代之后得到xn，通过使用PL-PWLCM第一子系统，将p1和y0分别输入Y混沌函数，经过n轮迭代之后得到yn，并通过使用PL-PWLCM第二子系统，将p2和z0分别输入Z混沌函数，经过n轮迭代之后得到zn，再通过异或子系统，对xn和yn进行异或处理，得到异或结果，再通过取模子系统，对异或结果和zn进行取模处理，输出取模结果rn，最后通过伪随机序列输出端将取模结果rn作为伪随机序列输出。本专利技术采用相互并联的受限精度为32bit的PL-LM子系统、PL-PWLCM第一子系统以及PL-PWLCM第二子系统，使用三个受限的函数独立进行迭代运算，因此避免了级联结构下随机性退化扩散的现象，且混沌函数之间分别进行异或和取模运算，增加了密钥空间，最终提高了生成的伪随机序列的质量，且通过并联进行并行化运算，提高了运算速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有的级联混沌系统结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种并联混沌系统结构示意图；图3是本专利技术实施例中一种精度受限模式下并联混合混沌系统的结构框图；图4是本专利技术实施例中另一种并联混沌系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在相关技术中，为了为扩展混沌加密系统的密钥空间，图像加密系统越来越多的使用级联结构。请参考图1，图1是现有的级联混沌系统结构示意图，级联结构采用多个简单的混沌函数集成而成是三个简单的一元混沌函数，图中的mod表示取模运算。然而在精度受限的前提下，级联结构有三个方面的缺陷：1、在较低精度的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精度受限模式下并联混合混沌系统，其特征在于，包括：相互并联的受限精度为32bit的PL-LM子系统、PL-PWLCM第一子系统以及PL-PWLCM第二子系统；其中，/n所述PL-LM子系统，用于以x

【技术特征摘要】
1.一种精度受限模式下并联混合混沌系统，其特征在于，包括：相互并联的受限精度为32bit的PL-LM子系统、PL-PWLCM第一子系统以及PL-PWLCM第二子系统；其中，
所述PL-LM子系统，用于以x0为初始值，输入X混沌函数，经过n轮迭代之后输出xn；
所述PL-PWLCM第一子系统，用于以p1和y0分别为参数和初始值，输入Y混沌函数，经过n轮迭代之后输出yn；
所述PL-PWLCM第二子系统，用于以p2和z0分别为参数和初始值，输入Z混沌函数，经过n轮迭代之后输出zn；
异或子系统，与所述PL-LM子系统的输出端和所述PL-PWLCM第一子系统的输出端分别连接，用于对所述xn和所述yn进行异或处理，输出异或结果；
取模子系统，与所述异或子系统的输出端和所述PL-PWLCM第二子系统的输出端分别连接，用于根据所述异或结果和所述zn，进行取模处理，输出取模结果rn；
伪随机序列输出端，与所述取模子系统的输出端连接，用于将所述取模结果rn作为伪随机序列输出；
其中，n为大于0的整数。


2.根据权利要求1所述的精度受限模式下并联混合混沌系统，其特征在于，所述取模结果rn是按照以下公式得到的：
rn＝((xnXORyn)+zn)Mod2L，其中，L表示所述PL-LM子系统、所述PL-PWLCM第一子系统以及所述PL-PWLCM第二子系统的精度。


3.根据权利要求1所述的精度受限模式下并联混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓练兵，李皓，
申请(专利权)人：珠海大横琴科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44