基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法

作者：唐辰; 涂喜梅; 陆晓刚; 张琦; 张小贝^*

来源：系统工程与电子技术, 2023, 45(12): 4040-4051.

• 图像加密
• 混沌系统
• 高级加密标准
• 安全性分析

针对高级加密标准(advanced encryption standard, AES)用于图像加密安全性不高、密钥空间小等问题，提出一种基于四维混沌系统的改进AES图像加密算法。密钥由四维混沌系统得到，通过在Lorenz-Chen-Lu混沌中引入非线性项、反馈控制器等提升了混沌复杂度，经过动力学特性、稳定性分析，验证了其混沌特性。加密时，使用混沌Cubic-S盒和动态交叉变换的方法对传统AES进行了改进。同时，对密钥扩展函数进行了修改，使得每一轮密钥与上两轮密钥有关，并将混沌序列引入其中，提升了密钥的安全性。该算法的密钥空间达2476,密文图像信息熵为7.997 7 bits,像素数变化率和统一平均变化强度分别为99.613%和33.473%,像素间相关性接近于0,加密速度为45.85 Mbits/s。仿真结果表明，密钥具有良好的敏感性，加密算法具有良好的安全性和鲁棒性，能实现快速加密和有效抵抗各类攻击。

• 单位
  上海飞机设计研究院; 上海大学; 通信与信息工程学院