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　　随着计算机网络功能的不断完善和计算机处理能力的迅速发展，数字图像的安全性问题日益突出。数字图像应用广泛，大部分传输的图像信息包含了个人隐私、商业机密和国家安全，保证图像传输过程中的安全显得尤为重要。相较于文本数据，图像信息主要具备了以下几个特征：一是数据量较大；二是像素间的相关性较强；三是冗余度相对较高等，正因如此，其加密过程通常会耗费更多的时间和资源。鉴于此，致力于提升图像加密效率及安全性，同时兼具了学术和现实意义。

　　从相关调查数据中不难看出，我国在2019年6月已拥有8.54亿的网民规模，互联网的普及率高达61.2%，其中网络购物的用户规模在网民数量中的占比高达74.8%，达到了6.39亿。而在当年受到一次恶意网络攻击的用户占比高达19.8%。人们在享受网络带来的方便的时候，安全问题日益凸显。网络与信息安全脆弱性来源是多样的，必须通过不断地技术革新去弥补、防范这些安全问题，使人们在享受信息时代的便捷同时不再受安全问题的困扰，所以探索信息安全问题具有重大深远的实际意义。

　　数字信息呈爆炸趋势增长，数字图像又因为直观且携带信息量大而被广泛使用和传输，成为人们获取信息的重要方式。网络上传输的数字图像，有部分是公开的，但更多的是需要注意私密性，关系到个人隐私、公司的商业机密、军事秘密等，而且由于网络架构和技术的开放性，想要从网络上搜集图像信息比较便捷，数字图像在传输中的安全要得到保证，必须对发送的图像进行加密处理，因此，数字图像加密是信息安全领域的重要研究方向之一[1-3]。

　　如今，确保网络与通信安全最主要的方法就是对原始信息进行加密[4]。事实上，从经典密码学中不难发现，其中有不少算法都对一维的文本进行了加密 [5-7]，但大多缺乏足够的安全性。而在现代密码体制中，致力于一维文本数据加密的算法更是不胜枚举，其中较为常见的有DES、RSA等算法，安全性逐渐提升。然而，对大多数数字图像而言，它们都属于二维数据的范畴，与一维数据之间存在较大差异，其主要特征在于：①数据量更为庞大；②冗余度相对较高，若是以传统加密算法来处理，其效果将不尽如人意，所以研究出新的加密算法很有必要。

　　互联网发展迅速，通过网络传播的信息占很大比例，信息安全问题日益凸显，其中数字图像的安全问题尤为重要，传统密码学侧重于对文本加密过程进行研究，在数字图像加密方面的内容，却很少涉及。随着计算机处理速度的迅速提升，数字图像处理效率提升很快，数字图像的信息安全问题也提高到一定高度。近几年来，在多次相继召开的关于信息安全的国际性学术会议中，把数字图像保密问题列为讨论的重点，说明全世界的信息安全研究人员也高度重视这个领域。

　　简单来说的话，其实不管使用的加密算法简单与否，其原理就是对像素位置变换或是对像素灰度值变换这两种。这样就会存在一种矛盾的情况，你如股让它们两变换越多，密文图像就越难被解密，越就是越安全，但是这样做的后果就是，在加密过程中效率不高，会很繁琐。那你想它们变换的很简单便捷的话，当然效率上去了，会很快，但是被破译的风险会变高，安全性能就得不到保证了。所以这是一个矛盾的问题，像之前说的。所以说要看信息的具体要求来选择和权衡。这样就会有一个研究方向，怎么才可以又安全效率也不低的加密。

　　一个成功的密码系统对于信息的保密是尤为重要的，要保持信息的完整性和机密性必须依靠密码系统的自身健全，区别于传统的加密算法是基于算法的保密性，现代密码系统本身是公开的，安全性来自于算法自身的健壮和私钥的机密性。密码系统其实是一种映射，把明文信息元素映射到密文上的元素上去，通过映射变换来达到保密效果。至于要选择什么映射和变换，不同的密码系统会选取不同的具体设计，但无论选取何种设计方式，密码系统的结构模式都不会发生改变。关于密码系统的结构详情，可参考下图2-1。

　　关于密码体制，又涵盖了以下两种；一种被称之为对称密码体制；另一种则被称之为非对称密码体制。就以前者而言，其实质是传统的密码体制，统称又被称之为“私钥密码体制”；若是以此类方式来进行信息加密，则其加密和解密密钥一致，而这也是其缺陷所在。后者又常被称之为“公钥加密技术”，它可有效弥补前者存在的缺陷，有效解决安全性方面的问题，在这一体制中，加、解密的密钥是不相同的，更加安全可靠，加密密钥所有人都知道，解密密钥只有自己知道，也只有自己能够解密信息，所以叫做公钥密码系统。

　　所谓计算安全性，其实是指破译者用尽各种方法和手段，均无法将这一密码体制破解。但就当下而言，基于此定义，至今未出现一个已知密码体制的安全性，可以被证明。对称密码体制更侧重于使用密码系统的熵，来对系统的理论安全性进行客观衡量，它可以密钥空间的大小为参考依据，来进行准确计算：,代表了破解密码的难易程度，密码系统的熵越大，那么破译它就越难。设计一个好的系统很难，必须考虑到以后几年计算能力的发展后，此系统还能不能抵抗攻击不被破译。