【正文】 密，最后再用第一個密鑰加密。 e和 d 滿足一定的關(guān)系 .當(dāng)敵手已知 e 和 n 時并不能求出 d。 4）計算 d。另外它還能檢驗密鑰的正確性，因為加密時，它將加密后的密鑰密文也存入文件中，解密時，先用當(dāng)前密鑰解密密鑰密文，如果所得的密鑰明文與當(dāng)前密鑰相同，則當(dāng)前密鑰應(yīng)該是正確的。 拋開算法的復(fù)雜度不考慮，現(xiàn)代密碼學(xué)與古典密碼學(xué)比較，顯著不同之處在于 :相對于古典密碼學(xué)加解密流程 (如圖 41 所示 )，現(xiàn)代密碼學(xué)加解密流程中在加密端和解密端分別多了加密密鑰和解密密鑰 (如圖 42所示 )。產(chǎn)生后，你可將密鑰對導(dǎo)出為文本文件 [11]。 (2) 本設(shè)計的 DES可以進(jìn)行 1次 DES 加密 (標(biāo)準(zhǔn) DES 加密 )和 3 次 DES 加密。加密后的密文 c，將由相同長度的分組 ic 組成。在這一體制中，每個用戶有兩個密鑰：加密密鑰 pk={e,n}，和解密密鑰 sk={d,n}。形成 64 位的二進(jìn)制數(shù)，最后按照逆初始置換矩陣 36進(jìn)行逆初始置換，就可以得到密文 [9]。 圖 37 S 盒 DES 的 S盒的使用 方法是：設(shè) S盒的輸入為 6位二進(jìn)制數(shù) b1b2b3b4b5b6，把 b1 b6 這兩位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，并作為 S 盒的行號 i，把 b2b3b4b5 這 4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，并作為 S 盒的列號 j，則對應(yīng) S 盒的 (i,j)元素就為S 盒的十進(jìn)制輸出，再將該十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，就得到 S 盒的 4 位二進(jìn)制輸出。其元素的排列是有規(guī)律的，可以把上面 4 行和下面 4 行分為 2 組，取名為 RL KK, ，由于取消了原 64 位密鑰中的奇偶校驗位，在密鑰置換矩陣 32 中就不會出現(xiàn) 8， 16， 24， 32， 40， 48， 56，64這些數(shù)值了。 2）進(jìn)行初始置換。但是，其缺點是魯棒性不原圖 水印 密圖 水印 嵌入 提取 算法實現(xiàn) 19 強(qiáng)，這也正是本課題所需 [8]。 密圖：指含有水印的圖像。 正因為圖像具有位面這種性質(zhì)，在位圖數(shù)字水印處理的算法中 ,因為水印往往隱藏在不為人視覺所察覺的位置，這樣位面就提供了一種實施的很好方案。 II (c, d, a, b, M[ 2], 43, 0x2ad7d2bb)。 II (c, d, a, b, M[10], 43, 0xffeff47d)。 HH (c, d, a, b, M[15], 33, 0x1fa27cf8)。 HH (c, d, a, b, M[ 7], 33, 0xf6bb4b60)。 GG (c, d, a, b, M[ 7], 23, 0x676f02d9)。 GG (c, d, a, b, M[15], 23, 0xd8a1e681)。 FF (c, d, a, b, M[14], 13, 0xa679438e)。 FF (c, d, a, b, M[ 6], 13, 0xa8304613)。函數(shù) F 是按逐位方式操作：如果 X，那么 Y，否則 Z。 (3）緩沖區(qū)初始化 為了計算 Hash 函數(shù)的結(jié)果，需首先設(shè)置 128 位的緩沖區(qū)。 MD5 算法并非是 Rivest 提出的首個 Hash 算法， 1990年 Rivest 就已提出了一個 Hash 算法 MD4，并被接受為標(biāo)準(zhǔn)， MD5 算法是 MD4 算法的改進(jìn)。隨著科技的發(fā)展，尤其是多媒體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了更多的、新的圖像加密算法，而按照不同的分類標(biāo) 準(zhǔn)，圖像加密算法還可以作其他不同的分類。在公鑰密碼體制中 , 最重要的有 RSA 體制、背包體制、 ElGamal 體制、 Robin 體制、橢圓曲線體制及多維 RSA體制等。 2) 公開密鑰算法 即：用作加密的密鑰不同于用作解密的密鑰 ,并且解密密鑰不能根據(jù)加密密鑰計算出來。 基于密鑰的算法通常有以下兩類 : 1) 對稱算法 對稱算法，又叫傳統(tǒng)密碼算法 ,就是加密密鑰能夠從解密 密鑰中推算出來 ,反過來也成立。但若能把初等矩陣變換轉(zhuǎn)化為某種非線性變換則有可能增強(qiáng)置亂效果 , 再結(jié)合其它的現(xiàn)代密碼學(xué)的一些成熟的加密算法如 DES,RSA 等則可以增加算法的保密性 [6]。 密 鑰 水印信息 水印嵌入算法 含水印 載體信息 載體信息 關(guān)鍵技術(shù) 8 圖 22水印信號提取 圖 23水印信號檢測 數(shù)字圖像加密技術(shù) 數(shù)字圖像加密的原理與通用模型 數(shù)字圖像加密就是在發(fā)送端采用一定的算法作用于一幅圖像明文，使其變成不可識別的密文，達(dá)到圖像保密的目的。選擇一個相關(guān)性判決標(biāo)準(zhǔn)，計算提取出的水印與指定的水印的相關(guān)值，如果相關(guān)值足夠高，則可以基本斷定被檢測數(shù)據(jù)含有指定的水印。圖 22，圖 23 中的虛框部分表示在提取或判斷水印信號時原始數(shù)據(jù)不是必要的。從數(shù)字通信的角度看，水印嵌入可理解為在一個寬帶信道（載體圖像）上用擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸一個窄帶信號（水印信號）。 魯棒性問題對數(shù)字水印同樣非常重要。因此水印常也被應(yīng)用于諸如支票、證書、護(hù)照、發(fā)票等重要印刷品中，長期以來判定印刷品真?zhèn)蔚囊粋€重要手段就是檢驗它是否包含水印。 （ 6）幾種算法的比較 Snefru 的安全性取決于可逆分組密碼函數(shù) E，它用幾輪運算使數(shù)據(jù)隨機(jī)化。隨機(jī)初始值 I 可以是用戶設(shè)置的任意值（甚至為全零）。這種方 法能消除由不同長度的消息可能會具有相同的散列值所帶來的潛在的安全問題，這種技術(shù)有時稱之為增強(qiáng)的 MD。 上述的兩個條件表明：若 (m, H(m))是發(fā)送者產(chǎn)生的報文和報文摘要對，則攻擊者不可能偽造出另一個報文 y，使得 y 與 x 具有同樣的報文摘要。 近年來，廣泛使用報文摘要 MD 進(jìn)行報文鑒別。圖像信息安全技術(shù)包括圖像加密和圖像認(rèn)證等。然而，新型的多媒體應(yīng)用就需要新的數(shù)據(jù)加密技術(shù)。信息的安全與保密不僅與國家的政治、軍事和外交等有重大的關(guān)系，而且與國家的經(jīng)濟(jì)、商務(wù)活動以及個人都有極大的關(guān)系。此時，就需要圖像認(rèn)證的技術(shù)。 2021 屆本科畢業(yè)論文 數(shù)字圖像加密與實現(xiàn) 系 院： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 年 級： 完成日期： 指導(dǎo)教師： 摘 要 I 摘 要 隨著 Inter 技術(shù)與多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化信息可以以不同的形式在網(wǎng)絡(luò)上方便、快捷地傳輸。圖像認(rèn)證的作用就是鑒定原圖像有沒有被篡改，以保護(hù)發(fā)送者的利益。隨著信息化社會的到來，數(shù)字信息與網(wǎng)絡(luò)已成為人們生活中的重要組成部分，他們給我們帶來方便的同時，也給我們帶來了隱患：敏感信息可能輕易地被竊取、篡改、非法復(fù)制和傳播等。近年來，在這方面的研究取得了一些成果，主要針對視頻數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵技術(shù) 3 2 關(guān)鍵技術(shù) 本課題旨在分析數(shù)字圖像的結(jié)構(gòu)和特點，對數(shù)字圖像進(jìn)行加密和解密，即：利用一定的算法對一副圖像進(jìn)行加密以達(dá)到不暴露原始圖像的 目的 ,然后進(jìn)行解密以達(dá)到恢復(fù)原始圖像的目的。發(fā)送端將可變長度的報文 m經(jīng)過報文摘要算法后得出固定長度的報文摘要 H(m)。發(fā)送者可以對進(jìn)行數(shù)字簽名，使報文成為可檢驗的和不可抵賴的 [2]。 單向散列函數(shù)技術(shù) 目前的單向散列技術(shù)主要有以下幾種： （ 1） Sru 算法 Sru 算法是 Rslph Merkle 設(shè)計的一種單向散列函數(shù)，它將任意長度的消息散列成 128 或 256 位的值。 （ 3） MD4算法 MD4 是 Ron Rivest 設(shè)計的單向散列函數(shù)， MD 表示消息摘要，對于輸入消息，算法產(chǎn)生 128位散列值（或消息摘要）。對于輪數(shù)少于八的 Snefru，已被證明是不安全的，最近， Merkle 建議使用至少八輪的 Snefru，但是如此多輪的算法比 MD5 或 SHA 要慢得多。 借鑒普通水印的含義和功能，人們采用類似的概念保護(hù)諸如數(shù)字圖像、數(shù)字音樂這樣的多媒體數(shù)據(jù)，因此就產(chǎn)生了“數(shù)字水印”的概念。 有效的數(shù)字水印應(yīng)該能夠承受大量不同的物理和幾何失真，包括有意的（如惡意攻擊）或無意的（如圖像壓縮，濾波、掃描與復(fù)印，噪音污染、尺寸變化等等）。盡管水印信號具有一定的能量，但分布到信道中任一頻率上的能量是難以檢測到的。 在某些水印系統(tǒng)中，水印可以被精確地抽取出來，這一過程被稱作水印提取。從以上論述可以看出，水印提取的任務(wù)是從嵌入水印的數(shù)據(jù)中提取水印信號，而水 印檢測的任務(wù)是判斷某一數(shù)據(jù)內(nèi)容中是否存在指定的水印信號。在接收端采用相應(yīng)的算法解密，恢復(fù)出原文。 （ 2）基于秘密分割與秘密共享的圖像加密技術(shù) 秘密分割就是把消息分割成許多碎片 , 每一個碎片本身并不代表什么 , 但把這些碎片放到一起消息就會重現(xiàn)出來。在大多數(shù)對稱算法中 ,加解密密鑰是相同的。之所以叫做公開密鑰算法 ,是因為加密密鑰能夠公開 ,即任何人都能用加密密鑰加密信息 ,但只有用相應(yīng)的解密密鑰才能解密信息。它們的共同點都是基于陷門單向函數(shù)的概念 ,把問題歸結(jié)為某一數(shù)學(xué)難題的求解。 通過閱讀一定量的資料了解到該課題目前在國內(nèi)外的研究狀況和相應(yīng)的發(fā)展趨勢。 MD5 和 MD4 算法都是將消息劃分成 512 位的消息塊進(jìn)行處理，最終形成 128 位的信息摘要。緩沖區(qū)除接受 Hash函數(shù)最終結(jié)果外，還記錄中間結(jié)果。函數(shù) H是 逐位奇偶操作符。 FF (b, c, d, a, M[ 7], 14, 0xfd469501)。 FF (b, c, d, a, M[15], 14, 0x49b40821)。 GG (b, c, d, a, M[ 4], 24, 0xe7d3fbc8)。 算法實現(xiàn) 16 GG (b, c, d, a, M[12], 24, 0x8d2a4c8a)。 HH (b, c, d, a, M[10], 34, 0xbebfbc70)。 HH (b, c, d, a, M[ 2], 34, 0xc4ac5665)。 II (b, c, d, a, M[ 1], 44, 0x85845dd1)。 II (b, c, d, a, M[ 9], 44, 0xeb86d391)。水印信息隱藏在這些看似噪聲的位置進(jìn)行處理，其對圖像的破壞就不會太大，當(dāng)然，在加入水印之前，首先要選擇好信息具體加入的位面位置，不能將水印信息加入在存在圖像視覺信息的位面上，因此，一般的 LSB 算法中，水印一般加在圖像的后 4 位。 水印：要嵌入到原始圖片中的一段信息，可以是文字，也可以是圖像。 混合加密 DES 算法 DES 即數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，最初是 IBM 的 和 等人提出的一個數(shù)據(jù)加密算法 Lucifef，它于 1976 年被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局正式用于商業(yè)和政府非要害信息的加密。 3）將置換 后的明文分成左右兩組，每組 32 位。 4) 密鑰分組，移位，合并 將置換后的 56 位密鑰按順序分成左右兩個部分 RL KK, ，每部分 27 位，根據(jù)DES算法輪數(shù)（迭代次數(shù)），分別將兩個部分 RL KK, 地區(qū)循環(huán) 左移 1 位或 2位，每輪循環(huán)左移位數(shù)按照密鑰移位個數(shù)表 31選取。 ?????? 1S 8S 6 位 4 位 32 位輸出 48 位輸入 算法實現(xiàn) 24 S 盒替換是 DES 的核心部分，整個變換過程是非線性的（而 DES 算法的其它變換都是線性的），提供了很好的混亂數(shù)據(jù)效果，比 DES 算法其它步驟提供的安全性更好。 矩陣 36 逆初始置換 ?????????????????????????? 25 57 17 49 9 41 1 33 26 58 18 50 10 42 2 34 27 59 19 51 11 43 3 35 28 60 20 52 12 44 4 36 29 61 21 53 13 45 5 37 30 62 22 54 14 46 6 38 31 63 23 55 15 47 7 39 32 64 24 56 16 48 8 40 （ 4） DES 算法解密過程 DES 算法加密和解密過程使用相同的算法，并使用相同的加密密鑰和解密密鑰，兩者的區(qū)別是： 1） DES 加密時是從 L0， R0 到 L15， R15 進(jìn)行變換，而解密時是從 L15， R15算法實現(xiàn) 25 到 L0， R0 進(jìn)行變換的。用戶把加密密鑰公開，使得任何其它用戶都可以使用。 加密公式簡化為： ? ?nmc eii mod? 公式（ 32） 解密時，取每一 個加密后的分組 ic 并計算： ? ?ncm di