答辩公告
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刘羽博士生答辩公告
浏览次数:日期:2021-09-03编辑:研究生秘书

学位论文简介

近年来,数据安全问题引起了人们的广泛关注和重视。在某些应用中,通过互联网或其它信道发送的图像数据必须受到保护,以免被未经授权的人员窃听、拦截以及篡改,造成无法估量的损失。因此,图像的安全传输与存取问题成为国内外众多学者研究和关注的重点。针对现有的图像加密算法安全性不高、加密效率低等问题,本文聚焦于混沌图像加密算法的密码分析、混沌图像加密算法的设计、混沌系统的设计以及混沌图像加密方法在电子医疗系统上的应用等四个方面,开展了如下研究:

1)针对近期提出的一种基于多重混沌映射和位平面提取的图像加密算法(IESBC算法),本文通过密码分析发现其安全性存在漏洞,因此提出了一种已知明文攻击和一种选择明文攻击,在未知原始密钥的情况下,成功破解密文图像。然后,针对IESBC算法存在的安全缺陷,提出了一种改进的概率图像加密算法。

2)针对近期提出的一种基于耦合正弦混沌映射的图像分块加密算法(CSMIE算法),本文通过密码分析发现其不能抵御明文攻击,因此提出了一种选择明文攻击对其进行破译,以最少的开销求解CSMIE算法的等效密钥,成功恢复明文图像。然后,针对CSMIE算法的缺陷,提出了一种改进的图像加密算法。

3)兼顾混沌映射的安全性和实现的复杂性,本文通过级联Henon映射和Chebyshev映射,提出了一个新的二维Henon-Chebyshev混沌系统(2D-HCMM)。通过相图、分岔图、Lyapunov指数和信息熵等指标对2D-HCMM进行动力学分析,证明了其比原混沌映射拥有更好的遍历性、不可预测性、更大的混沌范围和更多的参数。然后,提出了一个基于2D-HCMM和基因操作方法的图像加密算法。

4)针对电子医疗图像在传输和存储过程中的安全性、完整性、实时性等需求,提出了一个基于双混沌映射的电子医疗图像隐私保护系统。系统在传输和存储时都为密文形式,只允许授权用户解密,防止患者的医疗图像受到中间人的攻击。系统采用了并行的方式削减加密消耗的时间,来满足真实场景下采集医疗数据的实时处理要求。系统设计了密钥更新机制,保证了一次一密的高安全性。解密后能够验证图像的完整性,以防止重要医疗图像信息被篡改。

 

 

主要学术成果

  1. Liu Yu , Qin Zheng , Liao Xiaofeng , Wu Jiahui. Cryptanalysis and enhancement of an image encryption scheme based on a 1-D coupled Sine map [J]. Nonlinear Dynamics, 2020,100: 2917-2931. SCI 2区,Top期刊,第一作者)

  2. Liu Yu , Qin Zheng , Liao Xiaofeng , Wu Jiahui. A Chaotic Image Encryption Scheme Based on Henon-Chebyshev Modulation Map and Genetic Operations [J]. International Journal of Bifurcation and Chaos, 2020, 30(6):2050090. SCI 2区,第一作者)

  3. Liu Yu , Qin Zheng , Wu Jiahui. Cryptanalysis and Enhancement of an Image Encryption Scheme Based on Bit-plane Extraction and Multiple Chaotic Maps [J]. IEEE Access, 2019,7: 7407074080. SCI 2区,第一作者)

  4. Liu Yu , Qin Zheng , Liao Xiaofeng , Wu Jiahui , Song Fuyuan. A privacy-preserving cryptosystem for IoT-based medical image [J]. IEEE Internet of Things Journal, under review. SCI 1区,第一作者)

  5. 宋甫元,秦拯,张吉昕,刘羽. 基于访问控制安全高效的多用户外包图像检索方案 [J]. 网络与信息安全学报20217(4). DOI:10.1366.TP.20210611.1456.008. (中文核心,CCF中文推荐期刊)

     

    专利:

    [1] 刘羽,秦拯,胡娟. 基于二维Henon-Chebyshev混沌映射和基因操作的图像加密算法:实审中,专利号:201910733890.X,申请日:2019.8.20.

    [2] 刘羽,秦拯,秦江宁,宋甫元. 一种用于物联网电子医疗图像隐私保护的密码系统:实审中,专利号:202104382190.X,申请日:2021.4.21.

    [3] 宋甫元,秦拯,欧露,刘羽. 一种基于对偶优化的高可用性图数据隐私保护方法:实审中,专利号:202011509745.2,申请日:2020.12.19.

    [4] 宋甫元,秦拯,王瑞,梁晋文,刘羽,邓桦. 一种基于移动群智感知可追踪且隐私保护的数据共享方法:实审中,专利号:202110464303.9,申请日:2021.4.28.