基于混沌加密與水印技術(shù)的多媒體安全通信方案(編輯修改稿)
2025-06-08 23:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 樣原始圖像I在水印的提取中也不是必須。(a) 水印嵌入模型(b) 水印提取和驗證模型圖1 水印模型根據(jù)水印的用途不同，一般有下面這些要求[1]：（1） 水印要直接嵌入數(shù)據(jù)中而不是將水印放在數(shù)據(jù)文件的頭部或尾部等位置。（2） 水印具有透明性（transparency），即水印不易被覺察到，也不影響原數(shù)據(jù)的使用價值，如：不影響圖像的視覺效果、真實性，不容易被人的知覺系統(tǒng)覺察，或不易引起人的注意。（3） 魯棒性（robustness）：不同的應(yīng)用對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。用于版權(quán)保護(hù)的魯棒水印需要最強(qiáng)的魯棒性，需要抵抗惡意攻擊，而易損水印（fragile watermark）、注釋水印不需抵抗惡意攻擊。（4） 安全性（security）：一個水印體制要走向商業(yè)應(yīng)用，其算法必須公開。也就是水印系統(tǒng)應(yīng)類似于密碼學(xué)中的Kerkhoffs原則：算法的安全性完全取決于密鑰，而不是對算法進(jìn)行保密以取得安全性。所以，密鑰空間需足夠大，而且分布比較均勻。另外，魯棒水印需要能抵抗各種惡意攻擊，易損水印要能抵抗“偽認(rèn)證”攻擊。（5） 提取水印不需要原始數(shù)據(jù)：很多應(yīng)用場合無法確定原始數(shù)據(jù)（如：在Internet上搜索很多圖像的非法拷貝），或者根本沒有原始數(shù)據(jù)（如：可用于數(shù)碼相機(jī)的易損水?。?。但也有一些場合可以利用原始數(shù)據(jù)，以提高提取水印的準(zhǔn)確性。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力學(xué)系統(tǒng)中的類隨機(jī)的確定性運(yùn)動現(xiàn)象，從天文學(xué)中的三體運(yùn)動，到氣象學(xué)中的大氣湍流，從生態(tài)學(xué)中的蟲口模型，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)的各個方面[7]。由于混沌具有寬頻譜、類隨機(jī)、對初值和參數(shù)敏感以及自同步等特性，適合于用來進(jìn)行保密通信，因此，近十幾年來，人們對它在信息安全上的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的研究。對混沌在信息安全上的應(yīng)用一般有兩類方法，一種是利用混沌同步方法，對所要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行調(diào)制，達(dá)到某種信道加密的目的[8]；另一類是利用混沌系統(tǒng)所固有的對參數(shù)或初值的敏感性、混迭特性（遍歷性）構(gòu)造混沌密碼，進(jìn)行數(shù)據(jù)的信源加密[6,8]。后一種方法更加接近于傳統(tǒng)的密碼學(xué)方法。而事實上，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)有著千絲萬縷的聯(lián)系。因此，利用混沌方法來構(gòu)造更加安全、快速、適合于多媒體加密的方法是非常有前景的。 下面從混沌的基本性質(zhì)出發(fā)來闡述它可用于構(gòu)造加密算法的原因。混沌具有下面這些特性：（1） 混沌對初值具有極端的敏感性，無論兩個點(diǎn)x,y離得多么近，在映射f的作用下，兩者的軌道都可能分開。這一點(diǎn)也可以通過Lyapunov指數(shù)來刻劃：一個混沌的系統(tǒng)，其最大Lyapunov指數(shù)是為正的，它反映了兩個極靠近的初值所產(chǎn)生的軌跡，在多次迭代中平均每次迭代所引起的軌道指數(shù)分離情況。（2） 混沌映射具有拓?fù)鋫鬟f性，也就是說任一點(diǎn)的鄰域在映射f作用下
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