基于混沌加密與水印技術(shù)的多媒體安全通信方案-wenkub
2023-05-27 23:10:40 本頁(yè)面
【正文】 無(wú)法獲得任何形式的保護(hù)；第三，傳統(tǒng)的加密方式?jīng)]有考慮多媒體數(shù)據(jù)的自身特點(diǎn)。傳統(tǒng)的密碼學(xué)確實(shí)在數(shù)據(jù)保護(hù)方面起到了重要的作用。二十世紀(jì)70年代，隨著DES標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)、Diffie和Hellman公鑰密碼思想的提出，密碼學(xué)逐漸形成一門嶄新的科學(xué)，推動(dòng)了信息安全的發(fā)展。20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起正是掀起現(xiàn)代密碼學(xué)研究熱潮的主要推動(dòng)力，并使之發(fā)展成為一門相對(duì)成熟的學(xué)科。但是，網(wǎng)絡(luò)在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)也暴露出越來(lái)越嚴(yán)重的安全問(wèn)題。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出一種結(jié)合混沌加密與數(shù)字水印的多媒體保護(hù)方案，該方案利用混沌進(jìn)行多媒體內(nèi)容的快速加密，利用水印進(jìn)行真實(shí)性認(rèn)證，為多媒體安全提供了新思路。作為一個(gè)實(shí)例，本文介紹了一個(gè)基于上述方案的視頻保密通信系統(tǒng)。例如：多媒體作品的版權(quán)侵犯、軟件或文檔的非法拷貝、電子商務(wù)中密碼的非法盜用和篡改、網(wǎng)絡(luò)中信息的非法截取和查看、甚至黑客攻擊等等。隨著20世紀(jì)90年代Internet的迅速發(fā)展，多媒體技術(shù)的逐漸成熟和電子商務(wù)的興起，網(wǎng)上多媒體信息量急劇膨脹，使得多媒體信息的安全問(wèn)題變得越來(lái)越重要，多媒體信息安全成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的新的研究方向[1,2]。當(dāng)今的密碼技術(shù)不僅僅可以用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保密通信，還可以被有效地用作信息鑒別、數(shù)字簽名等，以防止電子欺騙，這對(duì)信息處理系統(tǒng)的安全起到了極其重要的作用[46]。但是，它畢竟是以文本加密為設(shè)計(jì)目標(biāo)的，在多媒體信息安全的應(yīng)用上，顯得有點(diǎn)力不從心。考慮到上面這些不足，近年來(lái)，研究人員突破了傳統(tǒng)密碼學(xué)的技術(shù)路線，開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向一種新的信息安全手段——數(shù)字水印技術(shù)（Digital Watermark Technology）。相比于傳統(tǒng)的密碼學(xué)方法，數(shù)字水印技術(shù)無(wú)論在版權(quán)保護(hù)、數(shù)據(jù)追蹤還是內(nèi)容真實(shí)性認(rèn)證方面具有下面的優(yōu)點(diǎn)：1. 傳統(tǒng)的加密方法對(duì)內(nèi)容的保護(hù)只局限在加密通信的信道中或其他加密狀態(tài)下，一旦解密，則毫無(wú)保護(hù)可言；而數(shù)字水印則存在于多媒體內(nèi)部，永遠(yuǎn)與多媒體信息保留在一起。它只能證明多媒體內(nèi)容的版權(quán)擁有權(quán)，或者證明多媒體數(shù)據(jù)的真實(shí)性，而并不能直接阻止非法授權(quán)者對(duì)這些多媒體信息的傳播、篡改和使用。文章以一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)證明了該方案的可行性。具體的模型如圖1所示。（3） 魯棒性（robustness）：不同的應(yīng)用對(duì)水印的魯棒性要求不一樣，一般都應(yīng)能抵抗正常的圖像處理，如：濾波、直方圖均衡等。所以，密鑰空間需足夠大，而且分布比較均勻。2 基于混沌的加密算法混沌現(xiàn)象是一種廣泛存在于非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的類隨機(jī)的確定性運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，從天文學(xué)中的三體運(yùn)動(dòng)，到氣象學(xué)中的大氣湍流，從生態(tài)學(xué)中的蟲(chóng)口模型，到電子學(xué)中的非線性電路，混沌現(xiàn)象滲透在自然科學(xué)的各個(gè)方面[7]。而事實(shí)上，混沌系統(tǒng)與密碼系統(tǒng)有許多相似之處[6,10]，分組密碼系統(tǒng)（block cipher）中所采用的擴(kuò)散和混迭函數(shù)也常常具有混沌的特性，而序列密碼系統(tǒng)（stream cipher）中所采用的偽隨機(jī)數(shù)更是和混沌系統(tǒng)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。這一點(diǎn)也可以通過(guò)Lyapunov指數(shù)來(lái)刻劃：一個(gè)混沌的系統(tǒng)，其最大Lyapunov指數(shù)是為正的，它反映了兩個(gè)極靠近的初值所產(chǎn)生的軌跡，在多次迭代中平
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