【正文】 應(yīng)小于 200 位長（如果需要加密固定的消息分組，那么可以在它的左邊填充一些0 并確保該數(shù)比 n?。?。 這里， n為兩個(gè)大素?cái)?shù) p 和 q 的乘積（素?cái)?shù) p 和 q 一般為 100 位以上的十進(jìn)制數(shù)）。 圖 38 三重 DES RSA 公開密鑰密碼體制 原理：根據(jù)數(shù)論，尋求兩個(gè)大素?cái)?shù)比較簡單，而把兩個(gè)大素?cái)?shù)的乘積分解則極其困難。 3) 加密時(shí)密鑰循環(huán)左移，而解密時(shí)循環(huán)右移。 13）逆初始置換 經(jīng)過 16 輪的 DES 運(yùn)算后，將輸 出的 L16， R16 合并起來。 矩陣 35 P盒置換 ???????????? 25 4 11 22 6 30 13 19 9 3 27 32 14 24 8 2 10 31 28 5 26 23 15 1 17 28 12 29 21 20 7 16 例如：將 S 盒輸出的第 16 位變換成第 1 位， S盒輸出的第 1位變換成第 9位。 8) S 盒替換 將 48 位數(shù)據(jù)按順序每 6 位分為一組，共分成 8組，并分別輸入到 S1， S2? S8盒中，每個(gè) S盒的輸出為 4位，再將每個(gè) S 盒的輸出拼接成 32 位， S盒如圖 37所示。 5) 壓縮置換 按照密鑰置換矩陣 33，從 56 位密鑰中產(chǎn)生 48 位子密鑰。 矩陣 32 密鑰置換 ??????????????????????????4 12 20 28 5 13 21 29 37 45 46 54 6 14 22 20 38 46 54 62 7 15 23 31 39 47 55 63 36 44 52 60 3 11 19 27 35 43 51 59 2 10 18 26 34 42 50 58 1 9 17 25 33 41 49 57 密鑰置換矩 陣中共有 8行 7列， 56 個(gè)元素。 算法實(shí)現(xiàn) 20 圖 36一輪 DES 變換 （ 3） DES算法加密過程 1) 初始置換 初始置換就是對輸入的 64位二進(jìn)制明文 P=P1P2? P64 按照矩陣 31的規(guī)則，改變明文 P的順序，矩陣中的數(shù)字代表明文在 64 位二進(jìn)制序列中的位置。 （ 2） DES算法概要 1）對輸入的明文從右向左按順序每 64位分為一組（不足 64位時(shí)在高位補(bǔ) 0），并按組進(jìn)行加密或解密。目前在國內(nèi)，隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動(dòng)， DES 算法在 PQS、 ATM、磁卡及智能卡 (IC 卡 )、加油站、高速公路收費(fèi)站等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，以此來實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保密，如信用卡持卡人的 PIN 的加密傳輸， IC 卡與 PQS 間的雙向認(rèn)證、金融交易數(shù)據(jù)包的 MAC 校驗(yàn)等，均用到 DES算法。由此可見，在隱藏信息的容量非常大 .算法具體如下： 1）嵌入水印信息 第一步：讀入載體文件，并顯示它； 第二步：決定載體的 LSB 及嵌入的位數(shù)，采用嵌入圖像中所有像素的最后一位； 第三步：對載體圖像做預(yù)處理，置其 LSB 為 0； 第四步：將水印信息以 ASCII 碼的形式讀入，并存儲； 第五步：在每一個(gè)像素的第 LSB 位上，存儲水印信息的一個(gè) bit ； 第 六步：顯示嵌入水印信息的圖像； 2） 讀取水印信息 第一步：讀入含有水印信息的圖像； 第二步：得到每一個(gè)像素點(diǎn)的 LSB 位； 第三步：由每 8 個(gè) LSB 位組成一個(gè) ASCII 還原水印信息； 第四步：將還原的信息進(jìn)行重新組合，得到水印文件； 第五步：將水印信息顯示出來； 這種算法的優(yōu)點(diǎn)在于簡單，方便，嵌入信息量大。 圖 35 LSB 水印總體模型 LSB 算法的實(shí)現(xiàn) 如果在一個(gè) 256*256 大小的 24位“ ”中隱藏了一個(gè)文本文件“ ”。就整體設(shè)計(jì)方案而言，可以用下面的模型來概括： 算法實(shí)現(xiàn) 18 原圖：也就是原始圖 像，也是不含有水印信息的圖像。 LSB 算法模型 LSB 算法采用直接改變圖像中像素的最后一位 bit 值來嵌入水印信息。 1 幅灰度級用 8 bit 表示的圖像有 8個(gè)位面，一般用0代表最低位面，位面 7 代表最高位面。 數(shù)字圖像水印 為達(dá)到達(dá)到圖像認(rèn)證的目的，特引入易碎水印來實(shí)現(xiàn)。 II (d, a, b, c, M[11], 42, 0xbd3af235)。 II (d, a, b, c, M[15], 42, 0xfe2ce6e0)。 II (d, a, b, c, M[ 3], 42, 0x8f0ccc92)。 II (d, a, b, c, M[ 7], 42, 0x432aff97)。 HH (d, a, b, c, M[12], 32, 0xe6db99e5)。 HH (d, a, b, c, M[ 0], 32, 0xeaa127fa)。 HH (d, a, b, c, M[ 4], 32, 0x4bdecfa9)。 HH (d, a, b, c, M[ 8], 32, 0x8771f681)。 GG (d, a, b, c, M[ 2], 22, 0xfcefa3f8)。 GG (d, a, b, c, M[14], 22, 0xc33707d6)。 GG (d, a, b, c, M[10], 22, 0x2441453)。 GG (d, a, b, c, M[ 6], 22, 0xc040b340)。 FF (d, a, b, c, M[13], 12, 0xfd987193)。 FF (d, a, b, c, M[ 9], 12, 0x8b44f7af)。 FF (d, a, b, c, M[ 5], 12, 0x4787c62a)。 第一輪 第二輪 第三輪 第四輪 消息分組 A B C D D C B A 算法實(shí)現(xiàn) 15 FF (d, a, b, c, M[ 1], 12, 0xe8c7b756)。 圖 34 MD5主循環(huán) 在四輪運(yùn)算中 ,有四種函數(shù)，分別為 F(X,Y,Z),G(X,Y,Z),H(X,Y,Z)和I(X,Y,Z)： F(X,Y,Z)=(X and Y) or (not (X) and Z) G(X,Y,Z)=(X and Z) or (Y and not (Z)) H(X,Y,Z)=X xor Y xor Z I(X,Y,Z)=Y xor (X or not(Z)) 這些函數(shù)是這樣設(shè)計(jì)的：如果 X， Y 和 Z 的對應(yīng)位是獨(dú)立和均勻的，那么結(jié)果的每一位也應(yīng)是獨(dú)立和均勻的。 圖 32 緩沖區(qū) nn+1 示意圖 圖 33 四輪算法 賦初值： A: 0x01234567 B: 0x89abcdef C: 0xfedcba98 D: 0x76543210 ABCD 構(gòu)成 buffer0。追加的長度是原消息的長度，而不是補(bǔ)位后的信息長度。補(bǔ)位的補(bǔ)丁包括一個(gè) 1，剩下的全是 0，在原消息之后。今天已成為最廣泛使用的 Hash 算法。 即： DES 和 RSA 的混合加密算法，先隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè) DES 密鑰，用此密鑰加密圖像，得到擴(kuò)展名為 . 的文件 1，然后采用 RSA 加密算法對隨機(jī)產(chǎn)生的 DES密鑰進(jìn)行加密將得到的密文加到文件 1 的文件頭里面去。它結(jié)合了數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)視覺以及其它計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的多門學(xué)科。 算法實(shí)現(xiàn) 11 3 算法實(shí)現(xiàn) 采用的算法 近年來，隨著國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像己經(jīng)逐漸克服了往日因存儲量巨大而帶來的 種種問題，成為信息表達(dá)方式的主流，數(shù)字圖像信息的安全問題成為國際上研究的焦點(diǎn)問題。它不需要鋪設(shè)專門的安全傳輸線 路 ,也不需要專門信使在通信雙方傳遞密鑰 ,因而可以節(jié)約大量費(fèi)用。解密密鑰叫做私人密鑰，簡稱私鑰。另一類算法是對明文的一組位進(jìn)行運(yùn)算 ,加 密 密碼分析 解 密 明文 （原始圖像） 密文 （加密圖像） 原始明文 原始圖像 加密密鑰 解密密鑰 關(guān)鍵技術(shù) 10 叫分組密碼 ,如 IBM 的 DES算法。對稱算法的安全性完全依賴于密鑰 , 泄露密鑰就意味著任何人都能對消息進(jìn)行解密。 圖 25 密鑰控制下的保密通信框圖 其中 : 加密密鑰和解密密鑰可以相同也可以不同 , 并依此來劃分出兩種基本的密碼算法 ,即對稱算法和非對稱算法 (也叫公開密鑰算法。 而在接收端需要保存秘密的人的共同參與才能恢復(fù)出原始待傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)。這種變換實(shí)質(zhì)上是矩陣的初等變換 , 并且由原文圖像 密 文 原文圖像 加密 解密 密鑰 密鑰 水印信息載體算法 密 鑰 原載體信息 含水印否 ？ 水印信息提取算法 水印信息 密 鑰 載體信息 水印信息 水印信息 關(guān)鍵技術(shù) 9 于幻方矩陣是一有限維矩陣 , 經(jīng)過 n次置換 , 又會(huì)回到原來的位置 , 因而也可以用 (1)所述的方法加以破譯 , 固其加密效果也是不好的。 圖 24 數(shù)字圖像加密通用模型 數(shù)字圖像加密的典型算法 目前國內(nèi)外對數(shù)字圖像加密的研究主要采用以下幾種方法： （ 1）基于矩陣變換像素置換的圖像加密技術(shù) 1） Arnold 變換，俗稱貓臉變換 .設(shè)像素的坐標(biāo) x , y ∈ S = {0, 1, 2, ? , N1}, 則 Arnold 變換為： ? ?1,1,0,m o d21 11, ??????????????????????????? NyxNyxyx ? 公式 (24) Arnold 變換可以看做是裁剪和拼接的過程。在實(shí)際的水印應(yīng)用中，更注重對虛檢概率的控制 [5]。這實(shí)際上是一個(gè)概率論中的假設(shè)檢驗(yàn)問題。水印判決的通常做法是相關(guān)性檢測。如果提取出的水印發(fā)生了部分的變化，最好還能夠通過發(fā)生變化的水印的位置來確定原始數(shù)據(jù)被篡 改的位置。 圖 22，圖 23是水印提取與檢測流圖。 設(shè)載體圖像為 I，水印信號為 W，密鑰為 K，則水印嵌入可用公式（ 22）描述。因此，通過對原始圖像作一定的調(diào)整，有可能在不改變視覺效果的情況下嵌入一些信息。若攻擊者試圖刪除水印則將導(dǎo)致多媒體產(chǎn)品的徹底破壞。同時(shí)，在嵌入水印的過程中，我們又不可以破壞原來的文件，即不能讓人們發(fā)覺水印的存在，因此，不可見性是數(shù)字水印的首要要求。與普通水印的特性類似，數(shù)字水印在多媒體 數(shù)據(jù)中（如數(shù)碼相片）也幾乎是不可見的，也很難被破壞掉。之所以采用水印技術(shù)是因?yàn)樗∮衅洫?dú)特的性質(zhì)：第一，水印是一種幾乎不可見的印記，必須放置于特定環(huán)境下才能被看到， 不影響物品的使用；第二水印的制作和復(fù)制比較復(fù)雜，需要特殊的工藝和材料，而且印刷品上的水印很難被去掉。 MD5 是 MD4 的改進(jìn)版，安全性更高，更難于被破譯。 SHA 基于的原則與 MIT的 Ronald L Rivest 教授在設(shè)計(jì) MD4消息摘要算法時(shí)所用的原理相似，并且模仿了該算法。在一些初始化處理之后， MD5 以 512 位分組來處理輸入文本，每一分組又劃分為 16個(gè) 32位子分組。整個(gè)消息的散列是最后一個(gè)消息分組的散列。若輸出是 128 位散列值，則每分組 384 位長；若輸出是 256 位散列值，則分組 256 位長。散列的信息應(yīng)該包含整個(gè)消息長度的某種二進(jìn)制表示。給定一長度為 m 的輸入，單向函數(shù)輸出長為 n的散列值。 （ 2） 若想找到任意兩個(gè)報(bào)文 x和 y，使得 H(x)=H(y)，則在計(jì)算上是不可行的。接收端將 EK（ H(m)）解密還原為 H(m)，再將收到的報(bào)文進(jìn)行摘要運(yùn)算，得出的是否為此 H(m)。報(bào)文鑒別是這樣一種過程，它使得通信的接收方能夠驗(yàn)證所收到的報(bào)文的真?zhèn)?。認(rèn)證的目的是檢測對圖像數(shù)據(jù)的修改，以確定載體信息的完整性和真實(shí)性。因此本文以數(shù)字圖像為基礎(chǔ)，研究數(shù)字圖像信息安全技術(shù)。廣義上的信息隱藏技術(shù)