基于dna芯片和微点技术的信息安全算法的研究

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1、摘要DNA分子独具的空间构型决定了其独特信息存储及处理能力，使其在分子生物学及信息安全等研究领域的应用研究深受重视。DNA密码学是近年来新发展起来的一门新兴的交叉学科，它将处理生物学问题的思路引入到密码学，主要开展基于DNA分子结构特点的信息存储、信息传输以及信息处理等问题的研究，可实现数据加密、信息隐藏、安全认证等。本文利用DNA分子的物化特性，结合信息安全领域的相关理论，开展了基于DNA分子结构特点的信息安全理论研究。论文中构造了两种信息加密与隐藏算法，建立了相应的模型。主要工作体现在以下两个方面。第一、构造了基于DNA芯片的图像加密算法。根据现代密码学理论

2、，该算法借用了DNA芯片技术，实现了信息加密和信息隐藏。通过对密文图像进行预处理，随后利用视觉加密技术对明文进行编码，将其隐藏在密文芯片的补链中。接收方通过密钥芯片和生物实验技术可恢复明文图像。借助于Matlab实验平台，对该算法进行了分析和仿真实验，结果表明此加密算法具有较高保密性。第二、构造了基于DNA微点的信息隐藏算法。该算法基于现代密码算法，结合了DNA微点技术，可信息的双重隐藏。通过预加密流程对密文信息进行编码，随后以DNA微点作为载体隐藏明文。该算法以引物集合、预加密算法共同作为密钥，接收方可通过密钥和生物实验技术恢复明文消息。基于Matlab实验平

3、台，对该算法进行了分析和仿真，结果表明该算法具有很强的防御性。本文的工作展示了DNA分子在现代密码学研究中所蕴含的巨大潜力,可为信息加密载体研究或信息存储及处理方式研究提供新的研究方法，建立一种基于生物分子体系的现代加密系统，为开展现代密码学研究提供理论借鉴。关键词：DNA密码学；信息加密；信息隐藏；DNA微点技术；DNA芯片IIIAbstractDNAmoleculesuniquespatialconfigurationdeterminesitshighstoragespace,highparallelism,lowenergyconsumptionandot

4、heroutstandingnaturalfeatures.DNAmoleculesgetmoreandmoreconcernfromvariousareasrapidly.ThemostprominentofthemistheresearchonDNAcomputing.Onthisfoundation,cryptographybasedonDNAwasborn,beingacrossdisciplineandgivingcryptographyachancetothinkaboutthingsinawholenewway.Acertaingratifying

5、resultshavebeenachievedinencryption,informationhiding,safetycertification,andotherfields.Inthispaper,themolecularpropertiesofDNAandtherelatedtechnicalprinciplesofinformationsecuritywereintroduced.Afterthat,wedesignedtwoefficientalgorithmsofinformationsecuritybasedontheDNAmolecule.The

6、followingtwopartscontentareexpounded.CombinedwithDNAchiptechnologyandmoderncryptographictechnology,wedesignedanimageencryptionalgorithmbasedonDNAchips.Firstly,theimagesrequirepreprocessingtoputthemintoanappropriateformat.Thenweusevisualencryptiontechnologytoencodeplaintextandhideitin

7、thecomplementarystrandsoftheciphertextchip.Afterthereceiptofciphertextchains,therecipientcanrecovertheplaintextmessagethroughthepre-agreedkeychipandexperimentmethods.Thisalgorithmisdescribedindetailandtestedwithsimulationexperiments.Itisshowedbyanalysisthattheschemehasgoodconfidentia

8、lityandfeasi