11、混沌图像加密：现状、生态系统与前景

混沌图像加密：现状、生态系统与前景

1. 混沌图像加密的前沿技术

1.1 真正随机数生成

真正随机数生成器（TRNGs）在密码学中至关重要，但在软件中难以实现。为解决这一问题，有人提出使用一种物理不可克隆函数（PUF）硬件设备来生成真正的随机数。经过大量实验和分析，该TRNG成功通过了密码算法安全使用所需的所有测试。

1.2 混沌维度

混沌映射的维度指其组成的函数数量。许多图像加密算法使用不同维度的混沌函数，主要分类如下：
- 一维混沌 ：如1D正弦混沌系统（1DSCS），相比标准正弦映射有更大的参数区间；还有利用1D帐篷映射的图像加密算法，经测试能有效抵抗常见密码攻击。
- 二维混沌 ：基于二维混沌的图像加密算法，使用2D逻辑混沌系统和新颖的块图像加密程序，具有强随机性、低像素相关性和高密钥敏感性。
- 三维混沌 ：有多种利用三维混沌的图像加密算法，如结合3D逻辑和猫映射的算法，以及将2D图像转换到三维空间并使用3D模块化混沌映射加密的算法等。
- 四维混沌 ：基于“形状同步”和“驱动 - 响应”概念的四维混沌系统，数学原理复杂，图像加密实验效果良好。
- 五维混沌 ：由2D逻辑映射和3D离散洛伦兹映射组成的五维混沌映射，应用于图像加密时在常见加密强度测试中得分较高。
- 多维混沌 ：有结合不同维度映射的图像加密算法，如同时使用1D逻辑映射和3D洛伦兹系统的算法，实验