A new image encryption scheme, based on a total shuffling and parallel encryption algorithm is proposed in this paper. Two chaotic systems have been used in the encryption algorithm to confuse the relationship between the plain-image and the cipher-image. To make the encryption procedure more confusing and complex, the plain-image is first divided into 4 sub-images and then the position of each sub-image is changed pseudo-randomly according to a logistic map. Next, a total shuffling matrix is used to shuffle the position of pixels in the whole image and then sub-images are encrypted simultaneously in a parallel manner. The experimental results on USC data base demonstrate that the proposed encryption algorithm has a low time complexity and has the advantages of large key space and high security. Moreover, the robustness of this locally encryption method is much more in contrast with other encryption schemes and the distribution of gray values has a random-like behavior in the encrypted image

چکیده

در این مقاله یک شما­ی جدید رمزگذاری بر اساس یک الگوریتم به ­هم ­ریزی کلی و رمزگذاری موازی پیشنهاد شده است. دو سیستم آشوبگون در الگوریتم رمزگذاری پیشنهادی استفاده شده است تا رابطه­ ی بین تصویر معمولی و تصویر رمزشده را مغشوش کند. برای پیچیده کردن و بیشتر مغشوش کردن رویه­ ی رمزگذاری، تصویر معمولی در ابتدا به 4 تصویر تقسیم می­شود و سپس موقعیت هر زیرتصویر به صورت شبه ­تصادفی بر اساس یک نگاشت لجستیک تغییر داده می­شود. سپس یک ماتریس به­ هم ریز کلی برای به ­هم ریختن موقعیت پیکس ل­ها در کل تصویر استفاده شده و بعد زیرتصویرها به طور هم­زمان به صورت موازی رمزگذاری می­گردند. نتایج تجربی روی پایگاه داده ­ی USC نشان می­دهند که الگوریتم رمزگذاری پیشنهادی پیچیدگی زمانی کوچکی داشته و از مزیتِ فضای کلید بزرگ و امنیت بالا بهره می­برد. به­علاوه، مقاوم بودن این روش رمزگذاری محلی در تضاد خیلی بیشتری با دیگر شماهای رمزگذاری قرار دارد و توزیع مقادیر خاکستری در تصویر رمزگذاری شده یک رفتار تصادفی­ گونه دارد.

1-مقدمه

توسعه­ های سریع در پردازش تصویر رقمی (دیجیتال) و انتشار گسترده­ ی داده ­های چندرسانه ­ای رقمی در اینترنت ما را مجبور کرده از این اطلاعات حیاتی در برابر کپی کردن و توزیع غیرقانونی محافظت نماییم. برای رسیدن به این هدف، شماهای رمزگذاری جدید زیادی طرح شده­ اند [1-5]. در مقایسه با الگوریتم ­های رمزگذاری سنتی، الگوریتم­ های رمزگذاری مبتنی بر آشوب روش­های رمزگذاری امن­تر و سریع­ تری را پیشنهاد کرده ­اند [6-10].اولین الگوریتم رمزگذاری مبتنی بر آشوب در سال 1989 پیشنهاد شد  [11]. از آن زمان پژوهش­گران زیادی الگوریتم­ های رمزگذاری مبتنی بر آشوب بسیاری را بررسی و تحلیل کرده­اند. همه­ی این کارها توسط خصوصیات آشوبگونی مانند وابستگی حساس به شرایط ابتدایی و پارامترهای سیستم، خصوصیت شبه­ت صادفی، غیرمتناوب بودن و انتقال­پذیری توپولوژیکی انگیزش یافته ­اند…