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基于Markov性质的一阶安全算术编码及应用

段黎力 廖晓峰 向涛

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基于Markov性质的一阶安全算术编码及应用

段黎力, 廖晓峰, 向涛

Image encryption based on arithmetic coding with order-1 Markov model

Duan Li-Li, Liao Xiao-Feng, Xiang Tao
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  • 基于压缩编码的加密方式能够同时完成加密和压缩的功能,通过压缩减少了信息的冗余,同时引入加密使对试图推测出明文信息和找到密钥的攻击具有非常好的鲁棒性.本文提出了一种基于一阶Markov模型的安全算术编码,在编码过程中通过随机密钥保证图像压缩编码的安全性,且显著提高编码的压缩效率,使其方便在网络中安全传输.实验结果和安全性分析表明,算法能够抵抗现有的各种基于算术编码的安全性攻击和其他密码学分析.
    Encryption based on compression can provide compression and encryption in a single step, in which redundancy is removed by compression and security is guaranteed by encryption. A novel secure arithmetic coding scheme based on order-1 Markov model is proposed in this paper, and it is applied to image encryption where images can be transmitted securely on the Internet and the proposed algorithm significantly improve the compression efficiency of coding. Experimental results and security analyses indicate that, the algorithm can not only resist existing attacks based on arithmetic coding, but also be immune to other cryptanalysis.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60973114)、输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目(批准号:2007DA10512709207)、重庆市自然科学基金(批准号:2008BB2193,2009BA2024)、中央高校基本科研业务费(批准号:CDJZR10180020)、中国博士后科学基金(批准号:20100470817)和重庆市重点自然科学基金(批准号:2009BA2024)资助的课题.
    [1]

    Witten I H, Neal R M, Cleary J G 1987 Comput. Pract. 30 520

    [2]

    Langdon G G Jr 1984 IBM J. RES. Develop. 28 135

    [3]

    Witten I H, Cleary J G 1988 Comput. Secur. 7 397

    [4]

    Bergen H A, Hogan J M 1992 Comput. Secur. 11 445

    [5]

    Bergen H A, Hogan J M 1993 Comput. Secur. 12 157

    [6]

    Cleary J G, Irvine S A, Rinsma-Melchert I 1995 Comput. Secur. 14 167

    [7]

    Liu X, Farrell P G, Boyd C A 1997 Cryptography. Cod. 1355 199

    [8]

    Grangetto M, Magli E, Olmo G 2006 IEEE Trans. Multimed. 8 905

    [9]

    Wen J T, Kim H J, Villasenor J D 2006 IEEE Signal Process. Lett. 13 69

    [10]

    Kim H J, Wen J T, Villasenor J D 2007 IEEE Trans. Signal Process. 55 2263

    [11]

    Jakimoski G, Subbalakshmi K P 2008 IEEE Trans. Multimed. 10 330

    [12]

    Pareek N K,Patidar V, Sud K K 2006 Imag. Vision Comput. 24 926

    [13]

    Good L J 1965 The Estimation of Probabilities (Cambridge:Massachusetts Institute of Technology Press)

    [14]

    Cleary J G, Witten I H 1984 IEEE Trans. Commun. 32 396

    [15]

    Wang J Z, Xu S J, Yang S X 2008 Chin. Phys. B 17 4027

    [16]

    Liu J S, Liu S B, Sun J, Xu Z Q 2009 Chin. Phys. B 18 5219

    [17]

    Li Z C 2006 Information Theory and Coding(Xuzhou: China University of Mining Press) p95 (in Chinese) [李子臣 2006 信息论与编码 (徐州:中国矿业大学出版社) 第95页]

    [18]

    Zhao F G, Ni X F, Jiang F 1999 J. Commun. 20 92 (in Chinese)[赵风光、倪兴芳、姜 峰 1999 通信学报 20 92 Xie D Q, Xie Z J, Li C, Leng J 2001 J. Commun. 22 41(in Chinese)〖谢冬青、谢志坚、李 超、冷 健 2001 通信学报 22 41]

    [19]

    Zheng H R, Jin C H 2003 J. Commun. 24 73(in Chinese)[郑浩然、金晨辉 2003 通信学报 24 73]

    [20]

    Gao L J, Yang X P, Li Z L, Wang X L, Zhai H C, Wang M W 2009 Acta Phys. Sin. 58 1053 (in Chinese)[高丽娟、杨晓苹、 李智磊、王晓雷、翟宏琛、王明伟 2009 58 1053] 〖22] Zhou Q, Hu Y, Liao X F 2008 Acta Phys. Sin. 57 5413 (in Chinese)[周 庆、胡 月、廖晓峰 2008 57 5413]

    [21]

    Wang F P, Wang L, Wang Z J 2006 Acta Phys. Sin. 55 3964(in Chinese)[汪芙平、王 蕾、王赞基 2006 55 3964]

  • [1]

    Witten I H, Neal R M, Cleary J G 1987 Comput. Pract. 30 520

    [2]

    Langdon G G Jr 1984 IBM J. RES. Develop. 28 135

    [3]

    Witten I H, Cleary J G 1988 Comput. Secur. 7 397

    [4]

    Bergen H A, Hogan J M 1992 Comput. Secur. 11 445

    [5]

    Bergen H A, Hogan J M 1993 Comput. Secur. 12 157

    [6]

    Cleary J G, Irvine S A, Rinsma-Melchert I 1995 Comput. Secur. 14 167

    [7]

    Liu X, Farrell P G, Boyd C A 1997 Cryptography. Cod. 1355 199

    [8]

    Grangetto M, Magli E, Olmo G 2006 IEEE Trans. Multimed. 8 905

    [9]

    Wen J T, Kim H J, Villasenor J D 2006 IEEE Signal Process. Lett. 13 69

    [10]

    Kim H J, Wen J T, Villasenor J D 2007 IEEE Trans. Signal Process. 55 2263

    [11]

    Jakimoski G, Subbalakshmi K P 2008 IEEE Trans. Multimed. 10 330

    [12]

    Pareek N K,Patidar V, Sud K K 2006 Imag. Vision Comput. 24 926

    [13]

    Good L J 1965 The Estimation of Probabilities (Cambridge:Massachusetts Institute of Technology Press)

    [14]

    Cleary J G, Witten I H 1984 IEEE Trans. Commun. 32 396

    [15]

    Wang J Z, Xu S J, Yang S X 2008 Chin. Phys. B 17 4027

    [16]

    Liu J S, Liu S B, Sun J, Xu Z Q 2009 Chin. Phys. B 18 5219

    [17]

    Li Z C 2006 Information Theory and Coding(Xuzhou: China University of Mining Press) p95 (in Chinese) [李子臣 2006 信息论与编码 (徐州:中国矿业大学出版社) 第95页]

    [18]

    Zhao F G, Ni X F, Jiang F 1999 J. Commun. 20 92 (in Chinese)[赵风光、倪兴芳、姜 峰 1999 通信学报 20 92 Xie D Q, Xie Z J, Li C, Leng J 2001 J. Commun. 22 41(in Chinese)〖谢冬青、谢志坚、李 超、冷 健 2001 通信学报 22 41]

    [19]

    Zheng H R, Jin C H 2003 J. Commun. 24 73(in Chinese)[郑浩然、金晨辉 2003 通信学报 24 73]

    [20]

    Gao L J, Yang X P, Li Z L, Wang X L, Zhai H C, Wang M W 2009 Acta Phys. Sin. 58 1053 (in Chinese)[高丽娟、杨晓苹、 李智磊、王晓雷、翟宏琛、王明伟 2009 58 1053] 〖22] Zhou Q, Hu Y, Liao X F 2008 Acta Phys. Sin. 57 5413 (in Chinese)[周 庆、胡 月、廖晓峰 2008 57 5413]

    [21]

    Wang F P, Wang L, Wang Z J 2006 Acta Phys. Sin. 55 3964(in Chinese)[汪芙平、王 蕾、王赞基 2006 55 3964]

  • [1] 刘瀚扬, 华南, 王一诺, 梁俊卿, 马鸿洋. 基于量子随机行走和多维混沌的三维图像加密算法.  , 2022, 71(17): 170303. doi: 10.7498/aps.71.20220466
    [2] 赵智鹏, 周双, 王兴元. 基于深度学习的新混沌信号及其在图像加密中的应用.  , 2021, 70(23): 230502. doi: 10.7498/aps.70.20210561
    [3] 王一诺, 宋昭阳, 马玉林, 华南, 马鸿洋. 基于DNA编码与交替量子随机行走的彩色图像加密算法.  , 2021, 70(23): 230302. doi: 10.7498/aps.70.20211255
    [4] 方洁, 姜明浩, 安小宇, 孙军伟. 基于混沌加密和DNA编码的“一图一密”图像加密算法.  , 2021, 70(7): 070501. doi: 10.7498/aps.70.20201642
    [5] 许祥馨, 常军, 武楚晗, 宋大林. 基于双随机相位编码的局部混合光学加密系统.  , 2020, 69(20): 204201. doi: 10.7498/aps.69.20200478
    [6] 周先春, 汪美玲, 石兰芳, 周林锋, 吴琴. 基于梯度与曲率相结合的图像平滑模型的研究.  , 2015, 64(4): 044201. doi: 10.7498/aps.64.044201
    [7] 周先春, 汪美玲, 周林锋, 吴琴. 基于Demons算法改进的图像去噪模型研究.  , 2015, 64(2): 024205. doi: 10.7498/aps.64.024205
    [8] 官国荣, 吴成茂, 贾倩. 一种改进的高性能Lorenz系统构造及其应用.  , 2015, 64(2): 020501. doi: 10.7498/aps.64.020501
    [9] 艾星星, 孙克辉, 贺少波, 王会海. 简化Lorenz多涡卷混沌吸引子的设计与应用.  , 2014, 63(12): 120511. doi: 10.7498/aps.63.120511
    [10] 肖迪, 谢沂均. 一种结合JPEG压缩编码的彩色图像加密算法.  , 2013, 62(24): 240508. doi: 10.7498/aps.62.240508
    [11] 邓海涛, 邓家先, 邓小梅. 基于EZW的图像压缩和树形加密同步算法.  , 2013, 62(11): 110701. doi: 10.7498/aps.62.110701
    [12] 朱从旭, 孙克辉. 对一类超混沌图像加密算法的密码分析与改进.  , 2012, 61(12): 120503. doi: 10.7498/aps.61.120503
    [13] 周庆, 何校栋, 胡月. 用简单物理模型构建通用对称加密系统.  , 2011, 60(9): 094701. doi: 10.7498/aps.60.094701
    [14] 周庆, 陈钢, 胡月. 一个用简单物理模型构建的加密系统.  , 2011, 60(4): 044701. doi: 10.7498/aps.60.044701
    [15] 孙福艳, 吕宗旺. 空间混沌序列的加密特性研究.  , 2011, 60(4): 040503. doi: 10.7498/aps.60.040503
    [16] 晋建秀, 丘水生. 基于物理混沌的混合图像加密系统研究.  , 2010, 59(2): 792-800. doi: 10.7498/aps.59.792
    [17] 霍炎, 荆涛, 李生红. 基于双参数Weibull分布的视频编码率失真模型的研究.  , 2010, 59(2): 859-866. doi: 10.7498/aps.59.859
    [18] 孟祥锋, 彭翔, 蔡履中, 何文奇, 秦琬, 郭继平, 李阿蒙. 优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究.  , 2010, 59(9): 6118-6124. doi: 10.7498/aps.59.6118
    [19] 高丽娟, 杨晓苹, 李智磊, 王晓雷, 翟宏琛, 王明伟. 一种单通道彩色图像加密方法.  , 2009, 58(2): 1053-1056. doi: 10.7498/aps.58.1053
    [20] 杨晓苹, 高丽娟, 王晓雷, 翟宏琛, 王明伟. 基于双相位编码的单通道彩色图像加密.  , 2009, 58(3): 1662-1667. doi: 10.7498/aps.58.1662
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-16
  • 修回日期:  2009-12-24
  • 刊出日期:  2010-05-05

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