混沌加密解密，附带完整C#源码
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在群里有人提出了这个题目，就研究了一下。确实是个不错的东东。
混沌加密算法是一个对称加密算法，即加密和解密使用相同的密钥。更特别的，其加密和解密函数也是完全一样的（这个特点可以引出一个优势，就是使用任何密钥对任何数据都可以执行解密而不会报错，这样暴力破解就很难了）。
混沌加密算法的原理是构造一个含有若干参数的迭代式，参数的微小差异会导致每次迭代的结果都毫无规律可言（即混沌的由来），用每次迭代的结果生成一个字节数据，用其与明文做异或操作生成密文。这里的迭代式及其参数值是很有讲究的，其混沌性是基于非线性数学的理论证明。最常用最简洁的迭代模型称为Logistic模型：X_n+1=u*Xn(1-Xn)，其中u为参数,3.5699456<u<=4,0<Xi<1，此时该迭代式呈混沌特性。至于为什么u值的范围这么奇怪，可以查看本文附带源码中的论文。
针对字节数组的加密算法如下：
/// <summary>
/// 基于Logistic模型的混沌加解密
/// </summary>
/// <param name="data">要处理的数据</param>
/// <param name="u">应属于[3.57,4]</param>
/// <param name="x0">应属于(0,1)</param>
/// <returns></returns>
public static byte[] Encrypt(byte[] data, double u, double x0)
{
byte[] res = new byte[data.Length];
double x = logistic(u, x0, 2000);
for (int i = 0; i < data.Length; i++)
{
x = logistic(u, x, 5);
res[i] = Convert.ToByte(Convert.ToInt32(Math.Floor(x * 1000)) % 256 ^ data[i]);//取x小数点后3位来生成密钥
}
return res;
}
private static double logistic(double u, double x, int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
{
x = u * x * (1 - x);
}
return x;
}
但混沌加密更适合的领域是图像的加密，代码如下，实际就是对像素颜色的RGB加密，生成新的图像，新图像的分辨率与原始图像一致。
/// <summary>
/// 基于Logistic模型的混沌加解密
/// </summary>
/// <param name="src">要处理的图像数据</param>
/// <param name="u">应属于[3.57,4]</param>
/// <param name="x0">应属于(0,1)</param>
/// <returns></returns>
public static Bitmap Encrypt(Bitmap src, double u, double x0)
{
Bitmap dest = new Bitmap(src.Width, src.Height);
double x = logistic(u, x0, 2000);
int key;
for (int i = 0; i < src.Width; i++)
{
for (int j = 0; j < src.Height; j++)
{
Color srcColor = src.GetPixel(i, j);
x = logistic(u, x, 5);
key = Convert.ToInt32(Math.Floor(x * 1000)) % 256;
int r = key ^ srcColor.R;
x = logistic(u, x, 5);
key = Convert.ToInt32(Math.Floor(x * 1000)) % 256;
int g = key ^ srcColor.G;
x = logistic(u, x, 5);
key = Convert.ToInt32(Math.Floor(x * 1000)) % 256;
int b = key ^ srcColor.B;
dest.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(r, g, b));
}
}
return dest;
}
在源代码中包含了完整的使用方法，大家可以参考，有什么问题欢迎来讨论。程序界面如下图：
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