1、 精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字遗传算法生成密钥的图像加密技术近年来，遗传算法基本上是一种探索性研究，最优化和机器学习研究在达尔文适者生存的进化论基础上得到发展。密码学是在通信中除了接收者外别人无法破解的一门科学，它是一种研究发送伪装消息仅仅让接收者消除伪装的技术。密码学为个人隐私、互联网、外交和军事安全提供了高度保护机密信息的解决方法。由加解密过程可知，加密系统是利用密钥序列的一套加密、解密程序算法。香农提出的第一个密钥系统模型如图 1 所示。决定密钥强弱的一项重要特征不是量化矩阵而是加密算法的性能，如对称与非对称、适应函数、密钥的长短和算法的复杂度。由于目前加密算法的加
2、密依赖于置乱矩阵的复杂性，容易被黑客等用枚举算法攻克，无法确保网络安全。密码攻击精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字可测试算法的健壮性，参数攻击可评估基于密钥生成的长度和复杂性的算法效果。密钥复杂度可在生成过程中加工，这使得密码专家很难将其攻破。随机数生成器用来生成密钥，遗传算法会使得密钥更加复杂，密钥的选择完全依赖于由随机数产生的不同字符串的适应值。为此，在遗传算法的建模思想上，提出一种基于遗传算法生成图像加密密钥序列的加密技术，对图像矩阵做一系列混沌变换，从而达到加密的目的。1 遗传算法遗传算法是以自然选择为原则的随机搜索与最优化算法，使用选择、交叉和变异 3 种基本运算。遗
3、传算法经选择、交叉、变异的不断循环直至满足约束条件即停止。选择与交叉使遗传算法成为一种具有很强搜索能力的算法。1. 1 选择选择是遗传群体中染色体适应性被选择复制的一种定量方法，也就是将一个很庞大的群体随机抽样出一个比较合适的精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字样本，以便做抽样分析，其目的是为设置适应函数的规模算法做准备。1. 2 交叉在交叉操作中，2 条染色体相互作用产生 2 条新的染色体，并带有原染色体的某些特征，如字符串 1010010 和 1110001,可越过第 3 个位置产生 2 个后代 1010001 和 1110010.交叉操作有单点交叉、双点交叉、均匀交叉 3
4、种类型。本研究的交叉操作为单点交叉，其操作过程如图 2 所示。1. 3 变异变异用来维持种群一代到下一代的遗传多样性，这类似于生物的基因突变。遗传算法旨在修改候选位上的突变基因作为解决方案，这些变异包括字符串的位逆转。位逆转运算包括随机互换 2 位或者逆转一个染色体上的位，如字符串 00000111 可能在其从左到右第 5 个位置上发生突变成为 00001111.图 3 为遗传算法的周期模型。精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字用图 3 中的各种进程作用于初始种群。从初始种群中选择具有最大适应值的个体作进一步处理，适应值的计算通过相应的适应函数实现。被选择的种群通过交叉、变异等操
5、作产生新的最适应个体。2 适应函数构造染色体的初始种群利用一个随机函数产生一连串十六进制数，初始种群字节长度为 128 位，适应函数是一个极大值函数，表示具有单个后代最大适应值的个体将被选择，可评估所有的后代个体。在适应函数作用后，选择最好的 2 个个体进行单点交叉并产生所选择的后代个体。交叉后得到所选择的子代，然后再对子代进行适应函数评估，若其评估值比父代好，则子代取代父代。前一个步骤输出的新后代作为变异操作的输入，经过最后的变异，获得用于加密的最终密钥。密钥生成过程的遗传算法步骤如下：1） 初始种群。初始种群的染色体以二进制数的形式标记。精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字2
6、） 评估。将每一个二进制格式的染色体转换成十进制数，对所产生的数值进行随机性测试。3） 临界值检查。这些值被选择后，其中大于该临界值的被选中。4） 交叉。对种群进行单点交叉，交叉后产生新种群，不符合最大适应需求的将被淘汰。5） 变异。在步骤 4） 后，选择一些染色体的随机位并作改变，根据突变率产生一部分新的染色体，形成一个新的种群。6） 适应函数计算。突变产生的新种群可能不符合最大适应函数的要求，需再次进行临界值检查。在这个程序运行到最后找到最终的种群。这个种群被存储在一个文件中，整个过程重复 n 次，上述步骤导致 n 套种群的随机性测试，最好的个体样品选择和每个染色体的偏差设置为自相关系数，
7、Imshow( A) ;M，N= size( A) ; / /原始图像 A 的尺寸u1 = 4; u2 = 4; x1( 1) = 0 2; x2( 1) = 0 7;sumA = sum( sum( A) ) ;while ( k 255) dok = mod( sumA，256) * 1 0 /255;精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字x1( 1) = ( x1( 1) + k) /2;x2( 1) = ( x2( 1) + k) /2;y1( 1) = ( 1 /3 141 592 6) * asin( sqrt( x1( 1) ) ) ;y2( 1) = ( 1 /3
8、141 592 6) * asin( sqrt( x2( 1) ) ) ;for i = 1 1 M* ( N 1) / / 产生密钥混沌序列x1( i + 1) = u1* x1( i) * ( 1 x1( i) ) ;x2( i + 1) = u1* x1( i) * ( 1 x2( i) ) ;end4 结束语采用遗传算法生成密钥，实现了对图像的加密。通过对数百个样例进行实验表明，各群体间差异很大，每次试验的密钥长度为 128 位，更长的密钥序列也可工作。用 10 个种群进行 10 次交叉和变异操作，生成 300 次迭代的密钥生成时间为 75. 382 s,也可加密和解密，但在解密时一些数据会丢失。下一步的研究工作，可对算法加以改精选公文范文管理资料 键入文字 键入文字 键入文字进，以实现无数据丢失的加密。标签: 上一篇：图像识别系统在枪弹外观检测中的运用
