光学扫描全息加密系统的安全性分析与提高

发布时间：2021-10-29 22:57

　　随着互联网和各种信息传递技术的广泛应用,信息在通信和存储中的安全性已成为当今的研究热点。除数字加密外,光学图像加密技术因其独有的高速并行处理运算而备受研究人员关注。光具有振幅、相位、偏振、波长和角动量等多种物理属性,且均可用作加密,极大的增加了加密系统的密钥空间,具有极强的保密性。自1995年首次提出双随机相位加密技术以来,研究人员提出了许多光学图像加密方案,例如联合变换相关器、振幅/相位截断等。从密码学的角度来看,提出一种光学加密系统属于密码编码学范畴。但是,任何加密系统都需要经过严格的密码分析才能证明其安全性,属于密码分析学。加密系统的安全性分析能够为该系统的安全优化提供方向。本论文调研了当前光学图像加密技术的发展现状,深入地研究了光学扫描全息加密系统,系统研究了该加密系统的安全性。同时,针对其存在的安全问题,提出一种基于光学扫描全息和椭圆曲线加密算法的非对称光学图像加密方法。该方案解决了光学加密系统中密钥的管理和分发问题,并且比一般的光学加密系统更具安全性。论文主要工作包括以下几个方面:1、介绍光学扫描全息加密技术的基本原理和相位恢复算法。2、对光学扫描全息加密系统进行了安全性分... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1双随机相位加密系统原理图

对称加密系统

岢隽艘恢痔?殊攻击方案[70]。通过两步迭代的振幅恢复算法，通过使用公钥和密文进行攻击，使攻击者得到解密密钥，从而攻破该系统。2013年，他们又提出了两种加密系统：一种能够抗攻击的振幅相位加密系统[71]；另一种则基于相位截断分数阶傅里叶变换和光学叠加原理的非线性彩色灰度图像加密系统[72]。2014年，X.Wang等人再次对相位截断傅里叶变换加密系统进行了详细的讨论[73]，提出了一种计算效率更高的攻击方法。除了X.Wang等人外，其他研究人员也基于相位截断这种光学非对称加密系统进行了各种改进[74-77]。图1-3非对称加密系统除上述的非对称加密方案外，研究人员还提出了结合公钥加密算法的非对称加密方案[78-86]。在常见的公钥加密算法中，常用的算法有Rivest-Shamir-Adleman(RSA)算法和椭圆曲线加密(EllipticCurvecryptography,ECC)算法。2007年，S.Yuan等人提出能够同时传输密文和加密密钥的光学图像加密方法[78]。首先，通过使用双随机相位加密技术将明文加密得到密文；再将加密密钥编码，通过RSA算法进行二次加密和传输。2009年，X.Meng等人将两步相移干涉(Two-stepPhase-shiftingInterferometry,2-PSI)和RSA公钥加密算法结合的非对称加密系统[79]。利用双随机相位加密和2-PSI将明文加密为两幅相干图，然后用三个公钥-私钥对进行RSA加密。解密则通过波前重建，菲涅尔逆变换和振幅归一化实现。除了RSA算法，V.S.Miller和N.Koblitz提出了椭圆曲线加密算法[80-81]。在同一安全级别下，ECC使用的参数比RSA算法更小[82-83]。具体来说，600位密钥长度的ECC与21000位密钥长度的RSA具有相同的安全级别。即使攻击者使用最快的攻击算法，也要花费大量时间来解决椭圆曲线的离散对数问题。因此，由于ECC中的密钥大小较小可以节?

【参考文献】：
期刊论文
[1]双随机相位编码光学加密系统的唯密文攻击[J]. 彭翔,汤红乔,田劲东.  物理学报. 2007(05)



本文编号：3465543