【正文】 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]。另外它還能檢驗(yàn)密鑰的正確性，因?yàn)榧用軙r，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。 (2) 本設(shè)計(jì)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。 4）計(jì)算 d。加密后的密文 c，將由相同長度的分組 ic 組成。 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。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}。 （ 5）三重 DES 算法 為了提高算法的安全強(qiáng)度，本課題采用三重 DES 加密，它的基本方法是：用兩個密鑰對一個分組進(jìn)行三次加密，即加密時，先用第一個密鑰加密，然后用第二個密鑰解密，最后再用第一個密鑰加密。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]。 10） P盒輸出與原 64 位數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算 將 P 盒輸出的 32 位二進(jìn)制與原 64 位數(shù)據(jù)分組的左半部分 Li進(jìn)行異或運(yùn)算，得到分組的右半部分 Ri。 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。密鑰壓縮置換矩陣中共有 48位元素，在密鑰壓縮置換表中看不到 9， 18， 22， 25， 35， 38， 43，54這 8個元素，因?yàn)檫@些元素已被壓縮了。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(yàn)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。 1?iL (32 位 ) iL (32 位 ) 1?iL (32 位 ) 密鑰 (56 位 ) 28 位循環(huán)左移 28 位循環(huán)右移 P盒置換 iR (32 位 ) 密鑰 (56 位 ) 第 6步 32 位 — 48 位 擴(kuò)展置換 56 位 — 48 位 壓縮置換 48 位 — 32 位 S 盒代替 第 7步 第 8步 第 9步 第 10 步 第 4步 第 11 步 第 5步 算法實(shí)現(xiàn) 21 矩陣 31初始置換 ?????????????????????????? 7 15 23 31 39 47 55 63 5 13 21 29 37 45 53 61 3 11 19 27 35 43 51 59 1 9 17 25 33 41 49 57 8 16 24 32 40 48 56 64 6 14 22 30 38 46 54 62 4 12 20 28 36 44 52 60 2 10 18 26 34 42 50 58 初始置換矩陣中共有 8行 8列，共 64個元素，其元素的排列是有規(guī)律的，可以把上面 4行和下面 4行分成 2組，取名為 L和 R。 2）進(jìn)行初始置換。 DES 是分組加密算法，它以 64 位（二進(jìn)制）為一組對數(shù)據(jù)加密， 64 位明文輸入， 64 位密文輸出。但是，其缺點(diǎn)是魯棒性不原圖 水印 密圖 水印 嵌入 提取 算法實(shí)現(xiàn) 19 強(qiáng)，這也正是本課題所需 [8]。根據(jù)算法的原理，將信息嵌入到圖像的最低位上，即每 8 個位中使用一個位來嵌入水印信息。 密圖：指含有水印的圖像。根據(jù)上一節(jié)提供的理論，我們可以看出，在圖像的后四位嵌入水印信息，一般都不會對圖像造成視覺上的影響。 正因?yàn)閳D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?yàn)樗⊥[藏在不為人視覺所察覺的位置，這樣位面就提供了一種實(shí)施的很好方案。易碎水印對某些變換（如壓縮）具有較低的魯棒性，因而在所有的數(shù)字水印應(yīng)用中，認(rèn)證水印具有最低級別的魯棒性要求。 II (c, d, a, b, M[ 2], 43, 0x2ad7d2bb)。 II (c, d, a, b, M[ 6], 43, 0xa3014314)。 II (c, d, a, b, M[10], 43, 0xffeff47d)。 II (c, d, a, b, M[14], 43, 0xab9423a7)。 HH (c, d, a, b, M[15], 33, 0x1fa27cf8)。 HH (c, d, a, b, M[ 3], 33, 0xd4ef3085)。 HH (c, d, a, b, M[ 7], 33, 0xf6bb4b60)。 HH (c, d, a, b, M[11], 33, 0x6d9d6122)。 GG (c, d, a, b, M[ 7], 23, 0x676f02d9)。 GG (c, d, a, b, M[ 3], 23, 0xf4d50d87)。 GG (c, d, a, b, M[15], 23, 0xd8a1e681)。 GG (c, d, a, b, M[11], 23, 0x265e5a51)。 FF (c, d, a, b, M[14], 13, 0xa679438e)。 FF (c, d, a, b, M[10], 13, 0xffff5bb1)。 FF (c, d, a, b, M[ 6], 13, 0xa8304613)。 FF (c, d, a, b, M[ 2], 13, 0x242070db)。函數(shù) F 是按逐位方式操作：如果 X，那么 Y，否則 Z。 （ 4）消息迭代 從 buffer0 開始，進(jìn)行算法的主循環(huán)，循環(huán)的次數(shù)是消息中 512 位消息分組A B C D A B C D + + + + SCLS SCLS M[k] T[i] 第一輪 第二輪 第三輪 第四輪 + + + + A 512 位位 B C D Buffer n Block n 128 位位 128 位位 Buffer n+1 算法實(shí)現(xiàn) 14 的數(shù)目，將上面四個變量復(fù)制到另外的變量中： A到 a,B 到 b， C到 c， D到 d。 (3）緩沖區(qū)初始化 為了計(jì)算 Hash 函數(shù)的結(jié)果，需首先設(shè)置 128 位的緩沖區(qū)。特別地，如果原消息的長度正好滿足要求，則補(bǔ)位包括一個 1和512個 0。 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)。這樣如果想得到原文件就必須先破解文件頭，而文件頭是由 RSA 加密的，安全性比較高，想破解并不是件容易的事 ，同時又由于 DES 加密速度快，適用于大文件的加密，且安全性不高，而 RSA 加密速度慢，適用于小文件的加密，但安全性很高，兩者的結(jié)合即滿足了速度的要求，又滿足了安全性的要求。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。數(shù)字圖像具有信息量大、信息表達(dá)直觀的特點(diǎn)，它的安全保密顯然與以往在計(jì)算機(jī)上所面對的文本數(shù)據(jù)截然不同。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。利用公鑰密碼體制進(jìn)行保密通信時 ,加密密鑰可以公開 ,只保密解密密鑰就能達(dá)到保密通信。 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(jì)算出來。只要通信需要保密 ,密鑰就必須保密。 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。 （ 3）基于現(xiàn)代密碼體制的圖像加密技術(shù) 這種加密技術(shù)就是把待傳輸?shù)膱D像看做明文 ,通過各種加密算法 ,如 DES,RSA 等 , 在密鑰的控制下 ,達(dá)到圖像數(shù)據(jù)的保密通信。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]。通過這一過程將離散化的數(shù)字圖像矩陣 S 中的點(diǎn)重新排列。 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。當(dāng)提高相關(guān)性檢測的閾值時，虛檢概率降低，漏檢概率升高；當(dāng)降低相關(guān)性檢測的閾值時，虛檢概率升高，漏檢概率降低。選擇一個相關(guān)性判決標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)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。 對于強(qiáng)壯水印，通常不可能精確地提取出插入的原始水印，因?yàn)橐粋€應(yīng)用如果需要強(qiáng)壯水印，說明這個應(yīng)用很可能遭受到各種惡意的攻擊，水印數(shù)據(jù)歷經(jīng)這些操作后，提取出的水印通常已經(jīng)面目全非。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。 ? ?KWIFIw ,? 公式 (22) 式中 F表示水印嵌入策略（算法） .水印的嵌入過程如圖 21所示。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）。因此，我們還需要達(dá)到魯棒性的要求。 魯棒性問題對數(shù)字水印同樣非常重要。因此數(shù)字水印關(guān)鍵技術(shù) 6 在今天的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)時代大有可為 [1]。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(yàn)它是否包含水印。 SHA 算法主要是與數(shù)字簽名算 法一起使用的安全散列算法，與 MD4 非常相似，主要的改變是添加了擴(kuò)展轉(zhuǎn)換，并且為產(chǎn)生更快的雪崩效應(yīng)而將上一輪的輸出送至下一輪。 （ 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(yùn)算使數(shù)據(jù)隨機(jī)化。算法的輸出由四個 32位分組組成，將它們級聯(lián)形成關(guān)鍵技術(shù) 5 一個 128 位散列值。隨機(jī)初始值 I 可以是用戶設(shè)置的任意值（甚至為全零）。 （ 2） NHash 算法 NHash 是由日本電話電報公司的研究人員發(fā)明的，他們曾于 1990 年發(fā)明了FEAL。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。壓縮函數(shù)的輸入是消息分組和文本前一分組的輸出。 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。如不一樣，則可斷定收到的報文不是發(fā)送端發(fā)送的。 近年來，廣泛使用報文摘要 MD 進(jìn)行報文鑒別?？捎靡姿樗『蛨笪恼獊韺?shí)現(xiàn)圖像認(rèn)證。圖像信息安全技術(shù)包括圖像加密和圖像認(rèn)證等。其中，數(shù)字水印技術(shù)在圖像論證方面有較廣泛的應(yīng)用。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)。因此針對多媒體信息安全保護(hù)技術(shù)的研究也顯得尤為重要，多媒體信息安全是集數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、信息論、概率論、計(jì)算復(fù)雜度理論和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及其它計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)于一體的多學(xué)科交叉的研究課題。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。 關(guān)鍵詞： 信息安全；圖像加密 ；圖像認(rèn)證 ；數(shù)字水印 Abstract II Abstract With the Inter technology and the rapid developm