一种基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法与流程

本发明涉及一种图像加密方法，具体涉及一种3维(3d)循环移位的比特置乱图像加密方法。

背景技术：

图像信息具有直观生动形象的特性，在现代数字化时代被广泛运用，但易遭受黑客的各种攻击。因此，图像安全受到越来越多学者关注，如cheng在2004年提出的像素位置置乱和像素值替换的加密方案，2010年guodongye提出来比特置乱的思想，但以上两种方法抗攻击能力弱。近期有大量学者进行改进，如2014年邓晓衡等和2016年谢国波等在cheng的基础上在像素位置置乱后加入比特置乱，2018年shuliangsun又在比特置乱后加入dna编码。这类算法既保留了原方法的优点，通过比特置乱和dna编码进一步改变像素值，更好掩盖明文统计特性，但一个像素点八位二进制之间的置乱对置乱环节不敏感。2018年zhi-huaganetal运用3d的比特置乱，xiupinlvetal将全部二进制数按一定规则重新排列在一起，再进行置乱操作。用这样的方式换掉上面的位置置乱和八位二进制之间的置乱节约加密时间，克服了比特置乱环节对密钥流序列不敏感的问题。但是以上的改进方法将高低位的二进制一起置乱会导致高位的二进制数换到低位，从而导致抗击噪声攻击能力降低。

技术实现要素：

针对现有的比特置乱加密方法对比特置乱不敏感，抗噪声和选择明文攻击能力弱的问题，本发明提供了一种基于l-f级联混沌和3d比特置乱的图像加密方法。本发明构造了一个新型的l-f级联混沌，在保证logistic的快速性的同时克服其分布不均匀存在空白窗的问题，扩大了参数的混沌区间和个数，以增加密钥空间，提高系统抵御穷举攻击的能力。本发明采用3d循环移位的比特置乱方式提高了置乱后密文的随机性，克服了比特置乱不敏感问题，将含有大量明文信息的高位和少量信息的低位分开置乱提高了系统抗噪声攻击能力。通过实验对比了像素置乱和比特置乱的优缺点，根据不同加密需要选择合适的高位二进制页页数，已达到置乱后密文随机性和方法抗噪声的协调。本发明加密系统用明文sha-256对混沌密钥进行强关联，有效提高了明文敏感性和抵御选择明文攻击能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于l-f级联混沌和3d比特置乱的图像加密方法，包括如下步骤：

步骤一、3d比特置乱加密

(1)先读取一个m×n的图像f并化为二进制，再将三通道的高位二进制页叠放在一起，三通道的低位二进制页依次叠放在高位页下面，若为彩色图，则构成一个m×n×24的3d矩阵，若为灰度图，则构成一个m×n×8的矩阵，其中：m、n为图片的行列数；

(2)运用l-f级联混沌产生用于置乱的随机序列，为了消除暂态效应预先迭代n0,1次，迭代n0,1次后，若为彩色图，则继续迭代26×(m+n)次，若为灰度图，则只需要10×(m+n)次，得到混沌序列t，将其转化为置乱可用的四个随机序列r1、r2、r3、r4；

(3)在每一页上分别按步骤(2)得到的随机序列r1、r2进行行列循环移位置乱；

(4)每页都进行了行列变换以后，再按步骤(2)得到的随机序列r3、r4进行页间的行列置乱；若为彩色图，则再分别对前3×k页和后3×(8-k)页进行跨页之间的行列循环移位操作；若为灰度图和二值图像，则再分别对前k页和后8-k页的行列循环移位操作；其中：k为设定的高位页数；

(5)完成上述的置乱操作以后，再按3d构建反向操作得到一个十进制下的中间密文；

步骤二、扩散运算

(1)由l-f级联混沌产生所用扩散的随机序列，为消除暂态效应的影响，先迭代n0,2次，若为彩色图，则继续迭代3×m×n次，若为灰度图，则只需要m×n次，得到序列t′，并转换为0到255间的整数序列r5；

(2)将r5按先行后列再页的顺序化为一个和中间密文一样的3维矩阵r5′，若为彩色图，则带入下面三个公式中进行扩散操作，若为灰度图，则带入下面第一个公式中进行扩散操作：

上式中，cr、cg、cb分别为密文的r、g、b三通道；tcr、tcg、tcb和r5r′、r5g′、r5b′分别为中间密文和转换为3d矩阵随机序列的三通道；cr0、cg0、cb0为扩散初值，(i,j)为对应坐标。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明摒弃一个像素点间8位二进制和所有像素二进制混合在一起的置乱方式，将像素值化为二进制并转换为3d形式，再将含明文信息高位二进制页和低位二进制页分别进行循环移位置乱。这提高了比特置乱环节混沌序列敏感性、加密方法抗噪声攻击能力和中间密文的随机性，并可以根据不同加密需要改变高位二进制页的页数来调节置乱后密文的随机性与方法抗噪声能力。

2、本发明通过构造一种新型的logistic-fibonacci(l-f)级联混沌产生随机序列，解决了logistic分布不均匀存在空白窗的问题，增加了初值和控制参数个数，提高了序列随机性，保留了低维混沌的快速性。

3、本发明将密钥和明文sha-256进行强关联，使得密钥流能随明文自适应变化，极大的提高了明文的敏感性和方法抗选择明文攻击的能力。

4、本发明的方法可运用于灰度图、彩色图、二值图以及纯黑、纯白的图像加密，并通过实验对比分析验证了本方法的可行性与安全性。

附图说明

图1为logistic和l-f的分叉图和序列分布图，(a)l-f分叉图，(b)logistic分叉图，(c)l-f序列分布图，(d)logistic序列分布图；

图2为每页上行列置乱；

图3为比特页之间的行列置乱；

图4为加密过程；

图5为加解密结果，(a)lean灰度图明文，(b)lean灰度图中间密文，(c)lean灰度图密文，(d)lean灰度图解密图，(e)fingerprint二值图明文，(f)fingerprint二值图中间密文，(g)fingerprint二值图密文，(h)fingerprint二值图解密图，(i)lean彩色图明文，(j)lean彩色图中间密文，(k)lean彩色图密文，(l)lean彩色图解密图，(m)纯黑图，(n)纯黑密文，(o)纯白图，(p)纯白密文；

图6为不同高位页的密文信息熵和解密图与明文相关系数，(a)密文信息熵，(b)解密图与明文相关系数；

图7为比特置乱所用混沌序列敏感性分析，(a1)lean明文，(b1)文献[19]，(c1)文献[20]，(d1)文献[21]，(e1)本发明，(a2)teresateng明文，(b2)文献[19]，(c2)文献[20]，(d2)文献[21]，(e2)本发明，(a3)fingerprint明文，(b3)文献[19]，(c3)文献[20]，(d3)文献[21]，(e3)本发明；

图8为密文剪切解密图，(a)剪切1/2的密文，(b)密文剪切1/2的解密图像；

图9为解密图像与明文间的mse和cc对比，(a)灰度图cc，(b)灰度图mse，(c)彩色图cc，(d)彩色图mse；

图10为直方图，(a)明文直方图，(b)中间密文直方图，(c)密文直方图

图11为密钥敏感性分析，(a)δμ1＝10^-15，(b)δμ1＝10^-16，(c)δx0,1＝10^-16，(d)δx0,1＝10^-17，(e)δk＝1；

图12为选择明文攻击，(a)破解应得到的明文，(b)攻击图像，(c)破解图像；

注：文献[19]：邓晓衡,廖春龙,朱从旭,etal.像素位置与比特双重置乱的图像混沌加密方法[j].通信学报,2014,35(3):216-223；

文献[20]：谢国波,王添.一种新的基于比特置乱的超混沌图像加密方法[j].微电子学与计算机,2016,33(7):28-32；

文献[21]：suns.anovelhyperchaoticimageencryptionschemebasedondnaencoding,pixel-levelscramblingandbit-levelscrambling[j].ieeephotonicsjournal,2018,pp(99):1-1；

文献[22]：ganzh,chaixl,handj,etal.achaoticimageencryptionalgorithmbasedon3-dbit-planepermutation[j].neuralcomputing&applications,2018:1-20；

文献[23]lvx,liaox,boy.bit-levelplaneimageencryptionbasedoncoupledmaplatticewithtime-varyingdelay[j].modernphysicslettersb,2018,32(10):1850124。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种基于l-f级联混沌和3d比特置乱的图像加密方法，所述方法包括如下内容：

一、加密原理

本发明加密的主要核心内容有三部分：(1)l-f级联混沌，(2)密钥产生，(3)3d比特置乱。下面分别介绍这三部分原理：

1、l-f级联混沌

logistic混沌映射表达简单，易于实现，随机性良好，被广泛应用于混沌保密通信的各个领域。该映射定义为：

xn+1＝μxn(1-xn)(1)；

式中，x为logistic混沌序列，μ为控制参数，n为第n次迭代。

其中，当参数μ∈(3.57，4]范围内时该混沌映射处于混沌状态，其值分布在(0,1)区间。

为克服logistic产生的随机序列的稳定窗与空白区问题，采用logistic与广义三阶fibonacci级联即l-f，使得在参数μ处于混沌区间时能达到满映射且分布更加均匀。广义三阶fibonacci函数如下：

fn＝(afn-1+bfn-2+cfn-3)modm(2)；

式中，a，b，c和m表示常数，mod为取余运算，f为fibonacci序列。

l-f过程为：将logistic生成的序列xn作为广义三阶fibonacci中的a、b、c，每生成一个f换一组a、b、c值。为使f初值具有很好的敏感性，三个初值取同一值即f1＝f2＝f3＝intf。公式表示为：

fn＝(xn-1fn-1+xn-2fn-2+xn-3fn-3)modm(3)。

为将生成的数据与logistic生成的数据范围一致便于对比，在加密中运用方便再将生成的序列对1取余，即：

bn＝fnmod1(4)；

式中，b为l-f级联混沌序列。

logistic和l-f的分叉图以及在μ＝3.9、x0＝0.5、intf＝0.9和m＝191时的序列分布图如图1所示。

由图1可见：l-f参数μ范围比logistic更宽，且在处于混沌区间内不存在空白窗，分布也更为均匀，同时增加了初值和控制参数个数。

2、密钥产生

本发明中共有两组密钥key1(x0,1,μ1,intf0,1,k)、key1(x0,2,μ2,intf0,2)(x0,1、x0,2为logistic混沌初值，μ1、μ2为logistic混沌控制参数，intf0,1、intf0,2为fibonacci初值，k为高位页页数)，分别为3d比特置乱和扩散的密钥，对于l-f混沌系统中的另一个参数m全文设定为191。高位页页数k，为方便直接控制不与明文关联。混沌密钥与明文sha-256联系，使得密钥流能随明文自适应变化，随着密钥流变化，明密文之间具有强烈的雪崩效应，提高了抗选择明(密)文攻击的能力，实现“一个明文一个密钥”和“一次加密一个密钥”。

将明文的256位哈希值每八位分为一组，可以表示为h＝h1,h2,…,h32，其中：hi＝[hi,0,hi,1,…,hi,7]。x和intf根据下式产生：

其中：mod为取余运算，异或运算，x′0,1、x′0,2∈[0,1]，intf′0,1、intf′0,2∈[0,1]。再运用产生的x0,1、intf0,1、x0,2、intf0,2产生控制参数μ1、μ2：

μ1＝mod(μ′1/4+x0,1+intf0,1,1)×(4-1.5)+1.5(9)；

μ2＝mod(μ′2/4+x0,2+intf0,2,1)×(4-1.5)+1.5(10)；

式中，h为明文哈希值序列，hi对应分组的哈希值序列，hi,j为对应i组中第j个哈希值，μ′1、μ′2∈[1.5,4]，x′0,1、x′0,2、intf0,1′、intf0,2′、μ′1、μ′2、k根据需要设定，方便控制加密系统。

3、3d比特置乱

3d比特置乱过程为：将图像化为二进制，并按照人为设定的高位页数，转化为3d模式，再将高位页和低位页分开置乱。

本发明采用右循环移位的置乱方式，如数组为[1,2,3,4,5,6,7,8,9]移4位就变为[6,7,8,9,1,2,3,4,5]。置乱分为两步：(1)在每一页上分别按给出的随机序列进行行列循环移位置乱；(2)每页都进行了行列变换以后，若为彩色图，则再分别对前3×k页和后3×(8-k)页进行跨页之间的行列循环移位操作；若为灰度图和二值图像，则再分别对前k页和后8-k页的行列循环移位操作。以k＝4的情况给出两步的图解过程如图2和图3所示。

图2和图3中的随机序列{1≤r1≤n|r1∈n}、{1≤r2≤m|r2∈n}、{1≤r3≤3×k|r3∈n}、{1≤r4≤3×(8-k)|r4∈n}(灰度图加密中{1≤r3≤k|r3∈n}、{1≤r4≤8-k|r4∈n})，其中n为整数，m、n为图片的行列数，k为设定的高位页数。完成了上述的置乱操作以后再按3d构建反向操作得到一个十进制的类噪声的中间密文，为下一步扩散操作做准备。

二、图像加解密过程

1、图像加密分为两步：(1)3d比特置乱加密，(2)扩散运算。加密的过程如图4所示。

(1)比特置乱加密

本发明采用3d比特置乱，主要步骤如下：先读取一个m×n的图像f并化为二进制，再将三通道的高位二进制页叠放在一起，三通道的低位二进制页依次叠放在高位页下面，构成一个m×n×24的3d矩阵，若为灰度图，构成一个m×n×8的矩阵。在此基础上进行比特置乱，然后再转化为十进制下的中间密文。其中用到四个随机序列r1、r2、r3、r4由混沌序列l-f级联混沌生成，为了消除暂态效应预先迭代n0,1次，n0,1与初值与参数有关，公式如式(11)：

其中为向上取整。迭代n0,1次后继续迭代26×(m+n)次(灰度图只需要10×(m+n)次，将公式(12)和(13)的24改为8，将公式(14)中3×k改为k，公式(15)中3×(8-k)改为8-k即可)，得到混沌序列t。运用式(12-15)将其转化为置乱可用的四个随机序列r1、r2、r3、r4：

式中，m,n为明文行列数，k为高位页页数，i为序数。

(2)扩散操作

扩散过程用到的随机序列r5由l-f级联混沌产生，为消除暂态效应的影响先迭代n0,2次，若为彩色图再迭代3×m×n次，灰度迭代m×n次得到序列t′并由式(17)转换为0到255间的整数序列r5：

将随机序列r5按先行后列再页的顺序化为一个和中间密文一样的3维矩阵r5′，若为彩色再按式(18)-(20)进行扩散操作，灰度图则可以当成彩色图的r通道带入式(18)：

上式中，cr、cg、cb分别为密文的r、g、b三通道。同理tcr、tcg、tcb和r5r′、r5g′、r5b′分别为中间密文和转换为3d矩阵随机序列的三通道。cr0、cg0、cb0为扩散初值，cr0运用key2在式(21)中生成而cg0和cb0分别为cr(m,n)和cg(m,n)，使得后面的密文受到前面密文的影响，三个通道前面通道也会影响后面通道密文生成。

2、解密过程

解密过程为加密过程的逆过程，彩色图运用式(22)-(24)进行扩散的解密，灰度运用(22)进行扩散的解密，得到中间密文tc。

将中间密文转化为3d二进制状态，运用r4、r3、r2、r1进行先页间列行左循环移位置乱，再每页的列行左循环移位置乱，最后逆转化为十进制的状态，得到解密图像f。

三、实验分析

为验证本发明方法的有效性和可行性，采用matlabr2016a作为仿真平台，同时选取灰度图、二值图、彩色图和纯黑纯白图像作为明文。设置x′0,1、x′0,2、intf0,1′、intf0,2′、μ′1、μ′2、k分别为0.9、0.95、0.9、0.95、1.6、1.65和3，再根据不同的加密图像的sha-256生成不同密钥。加解密结果如图5所示。

由图5可见：无论是灰度还是二值图像以及纯黑纯白图像的密文都为类噪声图像，完全看不出明文信息，故本发明可以很好的加密各类图像。正确密钥下的解密图像与明文完全一样，说明解密效果良好。

1、3d比特置乱的密文抗噪声能力与分布情况对比分析

本发明在3d比特置乱时将含明文信息量多的页与少的分开置乱，给出依次增加高位页页数后的密文信息熵，以及对应高斯噪声强度为0.1时的解密图像与原图的相关系数(cc)如图6所示。其中将高位页为0时为循环移位的像素值置乱。信息熵公式如式(25)所示，运用式(26)在密文中引入高斯噪声，并运用式(27)算出解密图像与原图的相关系数。

rm＝uint8(rm×(1+k1g))(26)

其中，p(i)为像素值i出现的概率，k1为噪声强度，g为均值为0，方差为1的高斯噪声，uint8(x)为当x∈[0,255]时四舍五入取整，x<0时取0，x>255取255，f(x,y)为明文，f(x,y)为解密图像，和为对应图像像素值的均值。

图6在只进行置乱操作下得到，没有扩散过程。由k＝0可见像素值之间的置乱不改变像素值而信息熵比较低，但抗噪声攻击能力最强，比特置乱在改变位置的同时改变了像素值大小，密文信息熵较像素置乱得到了很大提高，但是系统抗噪声能力也有所下降，在噪声强度不太大的情况下还是可以清晰看到明文信息，所以别特置乱还是有很强的实用性。由图6可见：k＝1时密文信息熵迅速升高，抗噪声能力也有所下降，并且比k＝2时还低，这主要是由于占有一定明文重量的第二页别特值参与到低位的置乱中。由图6可见：k在2、3、4时密文具有较好的信息熵和方法具有较强的抗噪声攻击能力，本发明实验不做说明都选k＝3。

2、比特置乱敏感性分析

针对单一像素点比特置乱对比特置乱不敏感，即在解密过程中不进行比特置乱解密也可看见明文信息问题。将本发明的加密方法和文献[19]、[20]、[21]在解密过程中不解比特置乱过程的解密图对比如图7所示。

由图7可见：文献[19]、[20]、[21]不对比特置乱解密的图像依旧能看到明文图像的大致轮廓，对比度特别高的图像如teresateng加密效果更差，当出现二值图像时更是完全失去效果。本发明提出的加密方案在这三种情况下都完全看不出明文信息。故本发明的加密方案对比特置乱敏感性更好。

3、鲁棒性分析

(1)抗剪切攻击分析

图8显示以彩色图像lean(256*256)作为明文时的密文图像中剪切1/2的区域，并给出相应的解密图像。从图8可以看出，当数据丢失50％时，解密后的图像仍然可以识别，并且包含了大部分原始的视觉信息，这说明本发明的加密方法对裁剪攻击具有较强的鲁棒性。

(2)抗噪声攻击分析

本发明在密文中用公式(26)加入高斯噪声，同时采用平均均方误差(mse)和相关系数(cc)来具体评价解密质量。

运用灰度和彩色图像分别加密得到密文，运用式(26)加入噪声后解密，计算解密图像与明文间的mse和cc如图9所示。

图9中彩色图的mse和cc为rgb三通道的平均值，由图9可见：随着k值变化，本发明的cc最接近近1，mse最小，所以本发明的方法抗噪声攻击能力最强。

通过对抗剪切攻击和抗噪声攻击的分析可见，本发明提出的加密方法在抗剪切攻击没有降低的情况下，文献[19-23]和本发明在密文剪切一半的情况下的解密图像与明文的相关系数都能达到0.4，提高了抗噪声攻击的能力，故本发明的方法的鲁棒性更高。

4、统计特性分析

本发明主要从两个方面对统计特性进行分析，一是图像像素值的分布情况和值的混乱程度，即直方图和熵，二是相邻像素的相关程度。该过程运用lean图像作为明文。

(1)直方图

画出灰度lena对应明文中间密文和密文的直方图如图10所示。

由图10可见：本发明的中间密文和密文的直方图相对于明文平滑很多，说明本发明很好的掩盖了明文信息，加密效果良好。

(2)熵分析

信息熵用于表现一个图片的随机性，在uint8类型是的数据下信息熵理想值为8。如果密文图像的信息熵小于8，那么它可能会受到一定程度的可预测性的攻击。结果如表2、3所示。

表2灰度图信息熵对比

表3彩色图信息熵对比

由表2、3可知，本发明提出的加密方法密文的分布的随机程度与现有的文献一致都能达到7.99非常接近理想值8，说明密文随机性已经很高。本发明中间密文也分布比较均匀，以上加密方法的中间密文信息熵更低。本发明还可以调节高位页的数目来进一步提高信息熵，故本发明在中间密文随机性上还是有一定的优势。

(3)相关性分析

有效的加密方法应该去除像素间的相关性，生成低相关性的密文。为了直观的看出像素间的相关性，给出本发明加密方法用式(27)计算明文图像和密文的相关系数如表4所示。

表4彩色图相邻像素相关性

由表4可见：本发明的密文相关系数有效数字都达到了小数后三位非常接近0，说明本算法密文相关性已经非常低。

通过对直方图、信息熵、相邻像素相关性可以看出，本发明提出的方法在密文的分布上能达到很好的随机性，相邻像素和三通道的相关系数也非常低，所以本发明能很好的抵御统计特性攻击。

5、抗差分攻击分析

差分攻击是指攻击者试图通过修改明文图像的一个像素或一个比特来找出两个密文图像之间的关系。为了测量明文图像单个像素变化对对应密文的影响，分别采用了像素变化率npcr和平均变化强度uaci方法来定量计算加密方法对差分攻击的抵御能力。其公式如下

其中当c1(i,j)＝c2(i,j)时p(i,j)＝0，否则p(i,j)＝1。计算出随机一点像素值相差1的两明文图像，分别加密得到密文c1和c2的npcr和uaci如表5所示。对于uint8类型的数据两随机图像npcr和uaci的期望值为99.6094％和33.4635％。

表5随机改变一点像素值的两明文对应密文间的npcr和uaci

由表5可见，本发明提出的方法的npcr和uaci非常接近理想值，说明明文敏感性较高，明密文间具有较强的雪崩效应，抗差分攻击能力强。

6、密钥敏感性分析

本发明的方法在密钥发生微小变化时，解密效果如图11所示。

由图11可见：当密钥μ1变化10^-15时解密图像仍是一个类噪声图像，而μ1变化10^-16时就可以看到明文信息，说明μ1的敏感性为10^-15。同理本发明其它密钥x0,1、intf0,1、x0,2、μ2、intf0,2和k的敏感性分别为10^-16、10^-16、10^-15、10^-16、10^-16和1。由此可见本发明具有很好的密钥敏感性。

7、密钥空间分析

本发明的密钥key1(x0,1,μ1,intf0,1,k)、key2(x0,2,μ2,intf0,2)分别为用于3d比特置乱的初值和参数以及用于扩散操作的初值与参数。其中{0k8kn}，此外的每个初始密钥都采用双精度数据，在密钥敏感性分析可以得出最低密钥敏感性为10^-15，故保留小数后15位有效数字。本发明的密钥空间至少是9×10⁹⁰。从安全的角度，密钥空间≧2¹⁰⁰≈10³⁰就能满足较高的安全级别，所以本发明方法的密钥空间对穷举攻击是安全的。

8、抗选择明密文攻击分析

选择明文攻击，即攻击者已经知道加密和解密方法，并且可以任意选择明文，放入加密系统获取相应的密文，进而分析出密钥的过程。将彩色图像lean256*256任意位置的像素值加1的图像作为攻击图像，得到对应的密钥流。并用其和密文解密，结果如图12所示。

从图12可见：当攻击图像与待破解应得到的明文仅仅只有一个像素值差1，在肉眼都无法分辨的情况下，都无法攻击成功，足以表明在攻击图像差距更大的时候更没有破解成功的可能。

四、结论

本发明主要在三方面对比特加密提出了新思路，一是设计了一种l-f级联混沌，解决了低维logistic混沌系统分布不均匀、存在空白窗和奇异点问题，同时还保留了低维混沌的快速性。二是设计了一种3d比特加密方式，将所有像素转换为二进制，重新组合为3d模式，再将高位页和低位页分别用循环移位方式完成置乱，这种方式较现有的一个像素间八位二进制置乱方式对比特置乱所用混沌序列更为敏感，方法抗噪声攻击能力更强，具有更好的加密效果。同时可以通过调节高位页数来调节置乱后的密文随机性和抗噪声能力，适应更多的不同加密需要。三是将密钥与明文哈希值进行联系使得混沌序列能随明文自适应变化，增加了明密文之间的雪崩效应和抵御选择明密文攻击能力。通过实验可以看出，本发明方法的密文分布均匀，明文、密钥敏感性强，还能抵御常见的攻击方式，具有更高的实用性和安全性。