融合密码技术与隐藏技术的信息安全研究

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1、同济大学海洋与地球科学学院博士学位论文融合密码技术与隐藏技术的信息安全研究姓名：叶娜申请学位级别：博士专业：固体地球物理学指导教师：许惠平20070501量，对传统LSB算法进行如下改进：(1)根据人眼视觉系统对颜色敏感度的理论，通过亮度公式I=O．3R+O．596+0．1lB可知，人眼对绿色最敏感，对红色次之，而对蓝色最不敏感。因此，可以用秘密信息替换每个象素RGB亮度分量最低不同个位数的比特位。实验表明，B分量改变最低2位比特位，G分量改变最低1位比特位，R分量改变最低l位比特位不会使图像发生人眼容易察觉的变化：(2)改变传统LS

2、B算法的替换机制。传统LSB算法的替换机制为顺序替换，本论文提出的嵌入方案为随机选择载体图像像素，判断该像素所代表的颜色分量后，进行1位或2位的最低有效位替换。如此，外界对含密图像进行的涂、画等恶意攻击被分散到秘密信息的不同地方，形成了点状的随机噪声，大大降低对视觉效果的影响，有效的提高了秘密信息的抗干扰性。另外，随机嵌入法在不改变秘密信息抗干扰性的基础上，在一定程度上还可增加载体图像的隐藏容量。本论文在理论上所作的主要工作及所取得的成果，分述如下。1)本文在第4章对IDEA加密算法进行了研究，并在第5章对其密钥空间进行相应的改善后将

3、该算法应用于数字图像的颜色空间置乱上，提高秘密信息的可靠性与不可感知性；2)第6章研究了生成无重复随机数序列问题，实现了LSB无重复随机嵌入方案，将外界对含密图像的恶性攻击分散到画面的不同地方，提高了传统LSB算法的鲁棒性；随机嵌入方案对载体图像的质量影响大大减少，得到的含密图像与载体图像的峰值信噪比增加2-3dB，提高了含密图像的不可感知性；利用无重复随机嵌入方案在一定程度上也可提高载体图像的隐藏容量。本论文在应用上所作的主要工作及所取得的成果，分述如下：1)本论文第4章分析了动态链接库的功能与结构，阐述了VisualC++生成动态

4、链接库与VisualBasic调用动态链接库的方法以及VisualC++与VisualBasic联合调试的过程。并生成了可供使用的IDEA动态链接库。该动态链接库提供11个导出函数，10个内部函数，可对字节数组、字符数组、整型数、字符串和文件等5种类型的入参变量进行加密置乱，并提供了生成密钥的函数。利用该动态链接库，用户可方便的对不同类型的文件进行加密置乱；2)VisualBasic为前台开发工具，通过指定待加密文件的完整路径，调用提供的IDEA动态链接库提供的文件加、解密函数实现任意类型文件的加、解密；3)VisualBasic为前

5、台开发工具，通过Oracle提供的0040技术实现与Oracle数据的连接；提供提取和存储Oracle数据库BLOB字段中数字图形图像文件的功能；通过调用上步提及的IDEA动态链接库实现对Oracle数据库中存储的数字图像进行加密置乱；4)24位BMP图像的位平面信息绘制功能，即各个像素点的各个分量的相同位共同组成的新的二值图像。利用该功能可以分析BMP图像的位平面特性；5)绘制BMP图像LSB与MSB信息的功能，即最低有效位信息和最重要位信息，通过数值与模型分析指出LSB所蕴含的信息对于图像整体来说，能量很微弱，在视觉上很难察觉，是

6、进行信息隐藏的有效宿主空间；6)基于本论文提出的无重复随机嵌入方案的信息隐藏与提取功能，实现在BMP格式数字图像中隐藏或提取秘密信息；7)计算图像均方根误差MSE与峰值信噪比PSNR：对于载体图像和含密图像，采用均方根误差MSE来反映它们之间的误差，采用峰值信噪比PSNR衡量它们之『白J的客观保真度。均方根误差越小，说明两幅图像越相似；峰值信噪比越大，说明载体图像的保真度越好，两幅图像越接近。ABSTRACTWiththedevelopmentofinformationprocessingtechnologiesandcommunic

7、atingmeans，images，audio，videoandothertypeinformationCanberapidlytransferdinvariouscommunicationnetworks．Theinformationmightrelatetonationalsecurity,economicdevelopmentandpersonalprivacy,etc．So，howtoprotectthesecurityofinformationandit’Scommunicationsonsuchallopenenviron

8、mentasInternet，havebecomeahotpotresearchintoday’Sworld．InformationsecuritycoveI'Smanyareas：suchasmonitoring,ma