图像异或加密及唯密文攻击

异或加密
第一种加密方式为异或加密，异或加密的原理是利用异或的可逆性质，原始图像的像素八位bit分别与伪随机二进制序列异或，得到的图像就为加密图像。如下图对lena图像进行加密。

伪随机序列为一系列二进制代码，它受加密秘钥控制，只要加密秘钥不被窃取，合法接受者只要知道秘钥，就可以完全恢复原始图像。加密后的图像从直方图来看每一个像素值都均匀分布，可见仅仅从直方图是无法破解异或加密。加密图像的直方图如下图：

可见异或加密无论是从加密效果和直方图都有很强的安全性。查阅Fouad Khelifi 在2017年发表在Signal Processing的一篇文章中成功破解了异或加密，他的破解方法是从预测加密秘钥为起点。破解过程需要大量测试图像，通过大量测试图像来加大伪随机序列的预测概率。仿真了Fouad Khelifi的文章结果如下图：

由于所需要的测试图像多，仿真比较耗时，本次实验只对图像高八位加密破解也只对最高为平面破解，所用的测试图像为60副。
通过仿真发现，异或加密存在的安全隐患。并且通过直方图我们也可以判断出来该加密图像所采用的可能是异或加密，因为异或加密的直方图像素值分布一般比较均匀。但是破解异或加密的过程需要耗费巨大的时间。因为破解者要想准确预测密钥，就需要大量的测试图像。