文昌辞，王沁，黄付敏，袁志树，陶春生

（1. 北京科技大学 计算机系，北京 100083；2. 中国医学科学院，北京 100005；3. 空军驻京昌地区军事代表室，北京 100009；4. 中国人民解放军驻二一八厂军事代表室，北京 100009）

1 引言

传统加密算法如DES、3-DES、IDEA、AES针对一维数据流而设计，没有考虑数字图像具有数据量大、相关性强、冗余度高的特点，加密效率不高，并且加密之后可能保留着物体的大致轮廓，因而不适用于加密数字图像。目前，数字图像加密主要有3种基本操作：1)置乱空域像素（或变换域系数）的位置；2)代换空域像素（或变换域系数）的值；3)在空域像素（或变换域系数）的值之间进行扩散。

使用以上3种操作（置乱、代换、扩散）在空域直接加密像素后，破坏了像素间的相关性，很难通过压缩编码算法进行压缩。它的优点是没有数据损失，能精确地恢复出明文，并且算法操作相对简单，不存在从空域映射到变换域的大量浮点运算。文献[1～8]没有综合运用置乱、代换和扩散3种操作，在明密文对中容易分析、构造出线性计算关系，因此安全性不高，算法容易被选择明文攻击破解出等效密钥。文献[1～4]都只置乱了像素的位置，没有代换和扩散。文献[5]改变了像素的值，但没有置乱像素的位置。文献[6]针对有限精度下单一混沌映射周期较短且易于破解的缺点，将 2个混沌系统串联起来，增强了混沌系统轨道的安全性；但是该算法采用了流密码的形式，在加密像图像这样的海量数据时，很难保证一次一密，而且它仅采用了与像素值相异或的代换操作，一对明密文即可破解出等效密钥。……