admin 混沌信号对初始条件的高度敏感，即使是两个完全相同的混沌系统从几乎相同的初始条件开始演化，它们的轨道将很快变得互不相关，这使混沌信号具有长期不可预测性和抗截获能力。同时混沌系统本身又是确定性，由非线性系统的方程、参数和初始条件所完全决定，因此又使混沌信号易于产生和复制。混沌信号的隐蔽性、不可预测性、高复杂度和易于实现等特性都特别适用于保密通信。然而混沌具有的初值敏感，参数可控性和伪随机性，这些特性正好吻合数据加密的两条原则：扩散和混乱，故混沌算法很适合用来进行数据文件加密。
下面我就给大家介绍一种基于混沌加密与置乱加密相结合的数字图像加密算法，在CCS的开发环境下用C语言实现在DSP5509平台上的图像加密与解密。
一、混沌加密原理
混沌信号用于数据保密通信中有许多形式，究其根底是利用混沌信号的各种特性来实现的。混沌加密的基本原理在于将发送端的数据作为密钥明文信息和混沌信号经加密变换后形成密文，然后在信道中传送，在接收端合法用户拥有解密密钥和知道解密变换因此能够得到正确的明文。
混沌加密中一个重要的因素是混沌同步，混沌同步决定混沌信号能不能运用到加密中，用能够同步的混沌信号加密才能正确解密。所谓混沌同步就是指一个系统的混沌动力学轨道收敛于另一个系统的混沌动力学轨道，以致两个系统在以后的时间里始终保持步调的一致。目前常用的同结构混沌同步方法主要有以下几种：驱动一响应同步及串联同步法，主动一被动的同步方法，互耦合混沌同步法，自适应同步方法，神经网络同步方法等闭。
对于文中所用的Chen系统，使用系统中的X作为驱动变量来实现驱动一响应同步。
首先介绍Chen系统的状态方程，其无量纲状态方程的数学表达式为：
式中a=35，b=3，c=28。
由于本文中所采用的DSP平台不能够处理模拟量，要想在平台上产生混沌信号就需要对相应的系统进行数字化、离散化处理。利用Euler算法对系统进行离散化，在式(1)中令
，其中T为取样时间间隔，在理论上r的值越小，就越接近连续状态方程的结果，但是所使用的平台运算能力有限，在选取r时要取根据实际情况来决定。同理可得
对应的离散化方程。对(1)式进行Euler离散化处理得到的方程为：
式中T=0.002为取样时间，n为迭代数，a、b、c为系统参数，其中a=35，b=3，c=28。
根据(2)式及相关的参数，在Matlab中仿真得到Chen系统的混沌吸引子的相图以及用茹变量驱动的同步相图如图1所示。
二、混沌加密系统硬件设计
目前计算机仿真还是混沌加密的主要实现手段．对于人们常用的混沌加密系统，如Logistic映射等，这类系统的方程形式简单且易于实现，但存在密钥空间小、抵御穷举攻击的能力差、容易被相空间重构方法进行混沌系统识别等问题。例如，只要截获了足够长的明文和密文对，就能破译种子密钥。
由于蔡氏多涡卷混沌系统在DSP的硬件实现上存在一些问题，提出了利用Chen混沌系统和DSP技术实现混沌数字图像加密及其硬件实现的一种新方法。首先对三维Chen系统作离散化处理后，能产生混沌迭代序列，在混沌加密与解密算法的基础上，利用芯片型号为TMS320VC5509A的DSP开发平台，进行了灰度图像加密与解密的硬件实验研究，并给出了实验结果，其系统框图如图2所示。
三、混沌加密系统软件设计
在混沌数字图像加密系统中，混沌加密算法的设计尤为重要，其不仅影响着整个系统的执行效率，还决定着混沌加密系统的安全性。由于传统的置乱加密仅仅只是改变图像像素位置，并不能改变图像的灰度统计特性，因此，我们提出一种级联加密的方式，采用传统的置乱算法和混沌加密相结合的结构，在置乱的同时进行混沌加密能够很好的改变图像灰度统计特性。
根据上面的思想，结合传统加密技术，提出文中的实现算法。该算法是基于传统置乱加密与混沌加密相结合，其加密原理框图如图3所示。
1）原始图像信息P首先被传送到传统加密器中，经过置乱技术置乱像素，在密匙ko加密下得到加密密文G；
2）经过置乱后生成的密文C紧接着是传送到混沌加密器中，利用Chen系统产生的混沌序列詹．加密得到混沌加密密文D，以此同时生成加密图像p’。
3）对加密图像p’，利用Chen系统产生的混沌序列k1解密得到混沌解密密文D’，紧接着置乱技术的密钥ko的解密之下，得到最终解密图像，即原始图像。
文中采用Chen系统埘DSP中存储的图像进行驱动一响应同步式混沌加密。之所以选取Chen系统对图像进行加密，不仪仅阅为Chen系统可同步的．更主要的是Chen系统具有更复杂的拓扑结构，加密效果更好。在本次设计中，用x变量实现驱动一响应同步，其原理性图如图5所示。
发送信号与接收信号均受同一信号P（t）驱动，在方程参数匹配的情况下．可实观严格的同步，这种严格的同步不受信号s0（t）幅度大小的影响．混沌信号与图像信号相叠加时，混沌信
号取大干图像信号，但也不能太大，否则将破坏系统的混沌状态，一般应满足，混沌信号与图像信号的比值在10到100之间。
四、实验结果与分析
选取一副静止图像，通过在CCS3.3中进行C语言编程，将图像转存进DSP的SARAM中，通过编译、运行，将数据下投到耻件DSP5509中后，可以在CCS3.3界面获得一幅腺始网像。如图6所示。
将加密程序下拔到DSP开发板上运行，可以得到加密后的图像，图7所示。
在接收端入解密程序，当解密端程序的参数与加密端的参数完全匹配时，得到解密后的图像，如图8所示。
文中是通过用MALI AB计算出原图像像与加密后图像中灰度体统计特性来分析加密算法的安全性。原始图像灰度值的统汁直方图如图9所示。
从直方图中可以了解到，原始图像的频谱主要分布在低频区域内。加密后图像灰度值的统计直方图如图10所示。
与图9的统计直方图相比，经过置乱与混沌加密后图像的灰度值遍历整个频率空间，这也就是混沌的扩散现象在加密中得到充分的体现，满足了加密文件的安全性能需求。
数字信号处理（Digital Signal Processing）的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器（A/D）实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。
