张三开题报告5

毕业设计（论文）开题报告题目：基于混沌序列的加密图像隐藏技术的设计与实现专业信息安全学生张三学号110870315班号1108703指导教师李四日期2015年3月1日目录1课题背景及研究的目的和意义...............................................................................11.1课题背景......................................................................................................11.2研究的目的和意义......................................................................................12国内外在该方向的研究现状及分析.....................................................................12.1国外现状及分析..........................................................................................22.2国内现状及分析..........................................................................................33研究内容及拟解决的关键问题.............................................................................33.1研究内容......................................................................................................33.2拟解决的关键问题......................................................................................54拟采取的研究方法和技术路线、进度安排、预期达到的目标.........................64.1拟采取的研究方法和技术路线..................................................................64.2进度安排......................................................................................................84.3预期达到的目标..........................................................................................85课题已具备和所需的条件.....................................................................................86研究过程中可能遇到的困难和问题，解决的措施.............................................87参考文献.................................................................................................................911课题背景及研究的目的和意义1.1课题背景随着计算机技术和网络通信技术的迅速发展，信息安全问题日益突出，而信息安全与国家的经济安全、社会安全紧密相连，涉及到个人利益、企业生存、金融风险防范、社会稳定和国家机密等诸多方面，是信息化建设进程中具有重大战略意义的问题，因此越来越受到全社会的普片关注。从广义上讲，凡是涉及到信心的安全性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关理论和技术都是信息安全所要研究的领域。通常我们讨论信息安全是指信息内容的安全性，即我们讨论的是狭义的信息安全，侧重于保护信息的秘密性、真实性和完整性，避免攻击者利用系统的安全漏洞进行窃听、冒充、诈骗、保护合法用户的利益和隐私多媒体数据。加密和隐藏都是对数据进行保护的有效方法。在信息隐藏中，有效的序列号或者一幅图像隐藏在另一幅称为宿主的图像中，同时确保宿主图像没有严重的降晰。这种方法的好处是不易引起攻击者的注意，但他可隐藏的信息容量受到限制，而且一旦被攻破，所有的内容就完全公开化。加密则是另一种数据保护形式，通过对信息进行位置置乱或者内容置乱，达到保护有用信息的目的，显然这种方法的弊端是加密后的图像一般是随机噪声，在传输过程中，更容易引起攻击者的兴趣，从而使加密图像处于被攻击的状态。考虑到两种方法的优缺点，可以将两种方法取长补短，用加密后的图像作为被隐藏的信息，进行数据隐藏[1]。本文采用双随机相位加密方法进行数据加密，然后将加密结果隐藏在宿主图像中。在加密过程中，对传统的加密方法进行了两点改进:①利用混沌序列进行加密，这样就克服了传统加密过程需要传送两个随机掩模的大数据量传送的困难，只需要传送产生序列的几个有关参数，大大降低了数据的传送量，也增强了安全性和便携性;②采用将原始图像作为相位信息进行加密，在加密图像结果是随机噪声的情况下，有效地抗击噪声的影响[2]。1.2研究的目的和意义在目前的众多数字信息中，数字图像由于其直观性强、信息量大等特点使其成为人类社会在信息利用方面的重要手段而成为一种主流的信息表达方式。人们在享受数字图像给生活带来诸多便利的同时，如何保障数字图像的安全成为一个刻不容缓问题。数字图像信息安全，属于密码编码技术领域。这是一门集数学密码学，信息论，计算机等多门学科的交叉学科。图像加密是保障图像安全的一个重要研究分支，研究图像加密具有重要的理论和现实意义。利用混沌序列来对图像信息进行隐藏加密就是在这个背景下提出的。2国内外在该方向的研究现状及分析22.1国外现状及分析目前常用的一些传统密码体质还存在着一些缺陷，同时日趋成熟的现代计算机技术也为破译加密系统提供了强有力的工具，为此人们在不断研究安全性更高的加密手段。在这种情况下，提出一种采用异于传统密码学的加密基础，利用混沌系统自身具有的特性密码学研究，具有现实意义的。混沌密码系统是传统密码的一种安全性取决于混沌密钥流发生器的加密系统。由于混沌系统所产生的信号与随机数的近似程度，而密钥流越接近随机数其安全性越高，所以混沌方法能极大地简化传统密码的设计过程。因此混沌密码学方法能极大地简化传统密码的设计过程。因此，混沌密码学方法被列入现代密码学的重要研究前沿。混沌是由简单的确定性非线性系统产生的类随机行为，它的基本特征是类随机、连续宽带功率谱和对初始条件十分敏感。自20世纪80年代以来，应用混沌系统构造新型密码系统的想法得到了越来越多的关注。这一想法来源于混沌系统和纯粹密码学系统之间的自然联系：强混沌系统的动力学特征大致对应着高强度密码学系统的某些安全特征，而具有良好混合性的传统密码学系统又暗含着拟混沌现象。同时，从算术的观点来看，任何一种密码系统头可以看作一个混沌系统或类混沌系统，因为完美的密码学特征是由确定加密过程产生伪随机不规则序列来保证的，这很像是由复杂的动力学系统产生混沌序列。这些特性启示人们展开了广泛的研究工作，混沌密码学领域出现了大量的研究文献。1949年，香农出版的经典文章“CommunicationTheorcyofSecuritySystem”。1985年，StephenWolfram提出用动力学系统构造密码的思想；1987年，PuhuaGuan提出了用动力学系统构造密码的思想；1989年，RobertA.J.Matthews提出了混沌密码的概念，并提出了基于Logistic映射的新型流密码，标志着混沌理论进入密码学应用领域，混沌加密方法自此得到了越来越多人的重视。1989-1993年：混沌密码学进入了第一繁荣期，在EuroCrypt’91会议上，同时出现三篇有关混沌加密的文章；在同一Cryptologia期刊上，出现六篇有关混沌加密的文章。1993-1996年：混沌自同步技术加密方法在国际电子工程界得到了广泛的研究，并从电路的角度被论证，混沌自同步保密通信不仅具有良好的同步性和容错性，而且也表现出良好的伪随机分布和频谱特征；但在此期间，混沌自同步加密的密码学特性缺陷的研究被忽略了[3]。1997年至今：是混沌密码学的第二繁荣期。而我国是在20世纪90年代中期才开始对混沌密码学进行系统的研究，郝柏林、陈关荣、李树均、丘水生、周红等都做了探索性工作。这些研究工作和取得的成果，对我国混沌密码学研究的起步与发展起到了相当大的促进作用。但是混沌密码学的一些方法——比如由将虫口模型产生的混沌时间序列量化为二进制密钥序列等——在理论上存在缺陷，在实践过程中也存在诸如理论设计不足，在计算机或其他数字系统上实现时的精度的限制等问题而产生的不足，所以混沌加密方法目前还出入探索阶段：为了克服这些理论与实践上的不足，一些方案被提出：(1)迭代。提高迭代次数可以大大改善混沌加密变换对混沌参数的敏感性。(2)提高系统的数字化有3限精度，可能是提高系统安全性的一个最为简单而方便的方法，但是它的实现代价太大。(3)m序列不动。为了克服混沌加密系统中出现由于有限精度而导致的短周期、不规则分布、以及较小复杂度特性等不利于密码学应用的效应，周红等人提出了有限精度混沌系统的m序列扰动的实现方法。尽管如此，通过人们多年的研究，目前混沌在密码学领域还是取得了广泛的应用[4]。（1）保密通信。在混沌保密通信系统中，信息信号在发送端调制随机载波信号，在接收端通过解调恢复信号。在网络数据的保护越来越受到社会的关注时，混沌密码又可以适用于任何文件类型的加密，如文本文件、多媒体数字化信息（如语音、音乐、图像等文件）。（2）智能卡加密。随着技术的进步和安全性要求的不断提高，序列密码加密越来越受到人们的重视。由于混沌序列加密具有随机性好、保密性强、密钥量大的特点，其在智能卡中的应用，将为智能卡的信息安全提供保障。2.2国内现状及分析信息隐藏技术是一种常用的数据保密技术，通过将有价值的数据隐藏于其它数据中来实现对数据的保护，由于图像数据已经成为重要的信息传输手段，所以基于数字图像的隐藏技术也日益成为研究热点。自1996年在英国剑桥召开了第一届信息隐藏领域的学术研讨会以来，已经召开了七届信息隐藏国际研讨会[5]。这期间，越来越多的学者投入到图像信息保护的研究领域中，极大地促进了数字图像加密技术的研究发展。许多著名大学和大公司的研究机构，如麻省理工学院的媒体实验室、明尼苏达大学、普林斯顿大学、南加州大学等，以及NEC公司、IBM公司等，都一直在致力于图像信息保护方面的研究，并已取得了大量研究成果。国内信息安全领域研究人员对图像加密方面的研究也比较关注。在我国，信息安全领域的三位院士与有关应用研究单位联合发起了我国的信息以藏学术研讨会，并于1999年12月组织召开了第一届会议。自1999年12月以来我国已经召开了六届信息隐藏学术研讨会，吸引很多学者、研究机构的参与，从一定程度上对国内的图像加密工作起到了很好的促进作用。而每年召开的中国密码学会议也越来越关注密码技术在多媒体领域，包括数字图像领域的应用研究。此外，一些信息安全、密码学、网络安全和信息处理领域的国际会议上也都有关于图像加密技术的专题或文章。这些专题研讨会的召开极大地促进了各研究团体在图像加密领域内的交流与合作，掀起了对数字图像加密技术研究的热潮。3研究内容及拟解决的关键问题3.1研究内容提取密钥嵌入对象隐藏对象嵌入对象