基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案

1

作者 马英杰 王丹 +2 位作者 赵耿 徐凤麟 刘岳恒 《通信学报》 北大核心 2025年第5期188-199,共12页

为满足6G网络的高速率通信和强安全通信需求,针对码索引调制(CIM)技术,提出了一种基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案。构造了一种混杂可逆初等元胞自动机,通过多规则扩展、异或运算及序列逆序迭代增强序列随机性。信息... 为满足6G网络的高速率通信和强安全通信需求,针对码索引调制(CIM)技术,提出了一种基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案。构造了一种混杂可逆初等元胞自动机,通过多规则扩展、异或运算及序列逆序迭代增强序列随机性。信息流分为调制块和映射块,调制块分组后经过元胞自动机加密,其迭代规则和扩频码由映射块确定。仿真结果表明,所提方案的误码率性能与现有方案相比提升了约0.3~9dB,密钥空间达到2209,且加密后图像的直方图像素分布均匀,有效提高了通信系统的安全性和鲁棒性。 展开更多

关键词 码索引调制 扩频传输 可逆初等元胞自动机 频谱效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

零边界条件下一维非线性细胞自动机可逆性的判定算法

2

作者 马骏驰 陈伟霖 +2 位作者 王晨 林德福 王超 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第10期330-336,共7页

可逆性的性质对于经典的计算机科学理论模型——细胞自动机(Cellular Automata,CA)具有重要意义。尽管CA在零边界条件下的线性规则的可逆性问题已经得到了大量的研究,但非线性规则目前还很少被探索。文中研究了在有限域Z_(p)上一般一维C... 可逆性的性质对于经典的计算机科学理论模型——细胞自动机(Cellular Automata,CA)具有重要意义。尽管CA在零边界条件下的线性规则的可逆性问题已经得到了大量的研究,但非线性规则目前还很少被探索。文中研究了在有限域Z_(p)上一般一维CA的可逆性问题,找到了一种优化Amoroso无限CA满射性判定算法的方法。基于此,文中还提出了在零边界条件下判定一维CA可逆性的算法,其中包括一种在零边界条件下判定一维CA严格可逆性的算法,以及一种基于桶链的在零边界条件下计算一维CA的可逆性函数的算法。这些判定算法不仅适用于线性规则,也适用于非线性规则。除此以外,还证实了可逆性函数总是有一个周期的,且其周期性与对应桶链的周期性有关。文中给出了一些可逆CA的实验结果,并通过实验结果对理论部分进行了补充验证,进一步支持了文章的研究结论。 展开更多

关键词 细胞自动机 非线性规则 可逆性 零边界 一维

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于多重元胞自动机的图像水印加密算法 被引量：8

3

作者 冀峰 安玲玲 +1 位作者 邓成 高新波 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期1824-1830,共7页

针对目前基于直方图平移类可逆水印算法存在的安全问题,提出一种基于多重元胞自动机(Cellular automata,CA)的图像水印加密算法.该算法综合考虑辅助信息、水印及水印图像三方面的安全性,利用不同的元胞自动机规则进行逐级加密,建立多重... 针对目前基于直方图平移类可逆水印算法存在的安全问题,提出一种基于多重元胞自动机(Cellular automata,CA)的图像水印加密算法.该算法综合考虑辅助信息、水印及水印图像三方面的安全性,利用不同的元胞自动机规则进行逐级加密,建立多重加密模型生成加密水印图像.仿真结果表明,该算法在密钥空间、直方图分布、相关性、信息熵及灰度变化等安全评估标准下均具有较高的安全性,有效克服了基于直方图平移类可逆水印算法在安全性方面存在的不足. 展开更多

关键词 元胞自动机 加密 可逆水印 直方图平移

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于多子带可逆细胞自动机的二值图像压缩算法 被引量：5

4

作者 吴慧琳 周激流 龚小刚 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期1547-1550,共4页

提出一种新颖的基于多子带可逆细胞自动机的二值图像压缩算法。该算法采用可逆细胞自动机可实现信号子带编码的思想,实现了一个四子带可逆细胞自动机,并用其将二值图像信号分解为一个低频子带和三个高频子带。然后用改进的跳白块算法对... 提出一种新颖的基于多子带可逆细胞自动机的二值图像压缩算法。该算法采用可逆细胞自动机可实现信号子带编码的思想,实现了一个四子带可逆细胞自动机,并用其将二值图像信号分解为一个低频子带和三个高频子带。然后用改进的跳白块算法对各子带分别进行压缩编码。实验结果表明,该算法计算复杂度低,且具有较高的压缩比。 展开更多

关键词 细胞自动机 多子带细胞自动机 可逆细胞自动机 二值图像压缩

在线阅读 下载PDF 职称材料

二维可反向迭代细胞自动机在数据加密中的应用 被引量：8

5

作者 夏学文 李元香 曾辉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第3期46-48,60,共4页

针对一维触发细胞自动机加、解密速度慢,迭代次数多的问题,提出了一种基于二维触发细胞自动机的数据加密算法。通过邻居细胞间的相互作用与共同演化,反向迭代完成数据加密,正向演化完成数据解密。密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机... 针对一维触发细胞自动机加、解密速度慢,迭代次数多的问题,提出了一种基于二维触发细胞自动机的数据加密算法。通过邻居细胞间的相互作用与共同演化,反向迭代完成数据加密,正向演化完成数据解密。密钥空间,即反转规则表,随着细胞自动机邻居半径增大呈指数增长,且可以根据不同的安全性要求,通过调整细胞自动机的邻居半径及加密轮次来实现。分析结果表明,该算法可以抵抗蛮力攻击和已知明文、密文以及差分分析攻击,具有较高的安全性。加、解密共享同一硬件结构也使得本算法具有很强的实用性。 展开更多

关键词 触发细胞自动机 数据加密 反转规则

在线阅读 下载PDF 职称材料

多粒度可逆细胞自动机模型的数据加密方法 被引量：4

6

作者 夏学文 熊曾刚 李元香 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第16期3599-3603,共5页

为了克服以往对细胞自动机的研究局限于单粒度细胞单元的问题,引入了多粒度细胞的概念,并结合可逆细胞自动机提出了一种基于多粒度可逆细胞自动机的加密算法。在该算法中,扩展的可逆细胞自动机具有足够多的规则,从而保证了安全的密钥空... 为了克服以往对细胞自动机的研究局限于单粒度细胞单元的问题,引入了多粒度细胞的概念,并结合可逆细胞自动机提出了一种基于多粒度可逆细胞自动机的加密算法。在该算法中,扩展的可逆细胞自动机具有足够多的规则,从而保证了安全的密钥空间;细胞单元通过"分裂-重组"实现自身粒度大小的动态调整,并依此来提高细胞自动机动力学特性的复杂性,实现了快速加、解密。同构的硬件结构使该算法具有很强的实用性,仿真实验表明,该加密算法具有较高的安全性。 展开更多

关键词 细胞自动机 多粒度可逆细胞自动机 动力学复杂性 密码学 硬件同构

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑混入逆行车辆的非机动车流元胞自动机模型 被引量：9

7

作者 邝先验 曹韦华 吴赟 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期268-274,共7页

我国各大城市均有不同程度非机动车在单向非机动车道路上逆向行驶的现象。针对逆行车辆混入后的非机动车行驶特性,考虑逆向及正向行驶车辆遵循不同的换道规则,建立一种混入逆行车辆的非机动车流元胞自动机模型。模型的数值模拟结果表明... 我国各大城市均有不同程度非机动车在单向非机动车道路上逆向行驶的现象。针对逆行车辆混入后的非机动车行驶特性,考虑逆向及正向行驶车辆遵循不同的换道规则,建立一种混入逆行车辆的非机动车流元胞自动机模型。模型的数值模拟结果表明:在低密度阶段,逆行车辆比例对于系统流量和速度的影响较小,而通行能力与平均速度随着逆行车辆比例的增大均降低;换道概率对非机动车混合交通流影响较大,当换道概率较小时,即使在低密度下也容易发生交通堵塞;当逆行车辆比例较大时,该模型成为了一个相互干扰的双向道路非机动车交通流模型。 展开更多

关键词 交通工程 交通流模型 非机动车流 逆行车辆 元胞自动机

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于可逆元胞自动机的二值音频加密算法 被引量：1

8

作者 张选平 王旭 邵利平 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期117-123,共7页

针对数字音频文件数据量大、相关性强、冗余程度高和传统加密算法很难满足实时性和安全性要求的问题，将可逆元胞自动机（RCA）理论引入数字音频加密算法中以买现对数字音频快速、安全地加密。首先利用误差扩散算法对数字音频文件进行... 针对数字音频文件数据量大、相关性强、冗余程度高和传统加密算法很难满足实时性和安全性要求的问题，将可逆元胞自动机（RCA）理论引入数字音频加密算法中以买现对数字音频快速、安全地加密。首先利用误差扩散算法对数字音频文件进行处理，将其转化为二值音频，然后生成与音频同长度的二值伪随机数序列，将伪随机序列与二值音频组成初始结构，应用不同的RCA规则进行多轮迭代加密。实验表明，经RCA加密的二值音频具有很好的随机性和扩散性，巨大的密匙空间可抵御蛮力破解攻击。 展开更多

关键词 可逆元胞自动机(rca) 误差扩散算法 二值音频 加密

在线阅读 下载PDF 职称材料

多层的T型可逆元胞自动机加密方法 被引量：3

9

作者 张星 张宏 许春根 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第4期892-896,906,共6页

提出一种多层元胞自动机分组加密方法。多层元胞自动机与T型邻居结构结合,层与层之间通过T型邻居联系起来,循环使用行变换、列变换及移位变换,构造出自可逆的加密模型。实验结果表明,该加密算法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,... 提出一种多层元胞自动机分组加密方法。多层元胞自动机与T型邻居结构结合,层与层之间通过T型邻居联系起来,循环使用行变换、列变换及移位变换,构造出自可逆的加密模型。实验结果表明,该加密算法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,具有较好的混淆性,伪随机序列的引入,充分扩展了密钥空间,可有效抵抗蛮力攻击、差分分析方法攻击和选择明文攻击。 展开更多

关键词 分组加密 多层元胞自动机 T型邻居 自可逆 对称加密

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进多层可逆元胞自动机加密算法研究 被引量：1

10

作者 张星 赵学龙 +1 位作者 张宏 许春根 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期313-317,共5页

针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题,该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后,在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥,并引入移位变换,达到了一次一... 针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题,该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后,在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥,并引入移位变换,达到了一次一密的加密效果,且有效地扩充了密钥空间。实验结果表明,伪随机序列和移位变换的引入,使得该文算法中任一位明文的改变都引起超过50%的密文变化,与高级加密标准(AES)和LRCA相比较,加密速度快、扩散效果更好。 展开更多

关键词 多层可逆元胞自动机 加密 密钥空间 可逆规则 伪随机序列 移位变换 明文 密文 高级加密标准 加密速度 扩散效果

在线阅读 下载PDF 职称材料

T型邻居细胞自动机的分组加密方法 被引量：6

11

作者 吴颖芝 郝立波 陈炬桦 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第S2期52-60,共9页

只有少数细胞自动机邻域函数规则具有可逆性,这样利用已知的具有可逆性的细胞自动机实现分组加密便不够安全。针对这个不足,提出了一种需要2个初始状态的T型邻居细胞自动机模型,利用其演化特点实现了较多的可逆细胞自动机,并分析和结合... 只有少数细胞自动机邻域函数规则具有可逆性,这样利用已知的具有可逆性的细胞自动机实现分组加密便不够安全。针对这个不足,提出了一种需要2个初始状态的T型邻居细胞自动机模型,利用其演化特点实现了较多的可逆细胞自动机,并分析和结合其自可逆特性设计出分组对称加密方法。实验表明,该加密方法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,特别是加密初始状态伪随机序列的引入更增强了该密码系统的抗攻击能力。 展开更多

关键词 T型邻居 细胞自动机 自可逆 分组加密

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于二维变邻居混合可逆细胞自动机的加密算法 被引量：4

12

作者 袁野 陈炬桦 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第11期2594-2598,共5页

针对传统细胞自动机密钥空间小,加密效率低,扩散性差,需要多伦迭代才能产生雪崩效应的问题,提出一种基于二维变邻居混合可逆细胞自动机并引入Arnold变换和Fibonacci变换的加密算法.在加密前先确定本算法产生雪崩效应的临界值,在每一轮... 针对传统细胞自动机密钥空间小,加密效率低,扩散性差,需要多伦迭代才能产生雪崩效应的问题,提出一种基于二维变邻居混合可逆细胞自动机并引入Arnold变换和Fibonacci变换的加密算法.在加密前先确定本算法产生雪崩效应的临界值,在每一轮的迭代中先用细胞自动机对明文序列进行演化;然后对其进行Arnold变换或Fibonacci变换;再进行循环移位变换;直到迭代次数达到临界值,停止演化和变换.实验结果表明,本算法的密钥空间增大39.3%,可抵抗穷举攻击;扩散性和混淆性好,能够产生雪崩效应,可抵抗选择明文攻击;另外加解密效率高,统计特性好. 展开更多

关键词 细胞自动机 可逆 ARNOLD变换 FIBONACCI变换 扩散性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于二维X型可逆细胞自动机的加密算法 被引量：3

13

作者 袁野 李敬医 陈炬桦 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第12期3466-3469,共4页

针对二维传统邻居类型细胞自动机结构和演化复杂、加密效率低,而一维细胞自动机密钥空间小、扩散速度慢、需要多轮迭代才能产生雪崩效应的问题,提出一种新的基于二维X型可逆细胞自动机并引入Arnold变换的加密算法。首先利用提出的细胞... 针对二维传统邻居类型细胞自动机结构和演化复杂、加密效率低,而一维细胞自动机密钥空间小、扩散速度慢、需要多轮迭代才能产生雪崩效应的问题,提出一种新的基于二维X型可逆细胞自动机并引入Arnold变换的加密算法。首先利用提出的细胞自动机对明文序列进行演化;在每一步演化结束后再对序列进行Arnold变换和循环移位变换;最后直到加密的密文满足要求,停止演化和变换。通过实验证明,密钥空间增大16.8%,可以抵抗穷举攻击;另外扩散性和混淆性好,能产生雪崩效应,可抵抗选择明文攻击。 展开更多

关键词 可逆细胞自动机 ARNOLD变换 扩散性 混淆性

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子元胞自动机可逆加法器电路 被引量：1

14

作者 秦涛 蔡理 杨晓阔 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期133-139,共7页

可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的... 可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的可逆加法器电路.仿真结果表明,新设计的可逆逻辑门和加法器电路具有正确的功能.同时,采用新型可逆逻辑门设计的可逆加法器垃圾位及需要门数均减少了. 展开更多

关键词 可逆逻辑 量子元胞自动机 加法器 择多逻辑门

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究 被引量：3

15

作者 黄婵 曾小龙 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第3期86-92,共7页

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者... 针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。 展开更多

关键词 可逆线性记忆元胞自动机 时间延迟 非线性耦合置乱 演变规则 像素扩散机制

在线阅读 下载PDF 职称材料

元胞自动机压缩算法仿真卫星云图 被引量：1

16

作者 邹阳 王将 +2 位作者 张昭晖 刘祎 梁立为 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第4期265-268,302,共5页

为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自... 为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自动机算法,对卫星云图数据进行压缩。实验表明,两种编码方法都能有效地减小计算复杂度,提高压缩比。峰值信噪比(PSNR)在30 dB左右,RCA-BTC算法压缩率可以达到15,图像重建仿真效果良好。 展开更多

关键词 方块编码 可逆元胞自动机 加权有限元胞自动机 卫星云图仿真 数据压缩

在线阅读 下载PDF 职称材料