61数字图像加密与实现

2010届本科毕业论文数字图像加密与实现系院：学生姓名：学号：专业：年级：完成日期：指导教师：摘要I摘要随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，数字化信息可以以不同的形式在网络上方便、快捷地传输。多媒体通信逐渐成为人们之间信息交流的重要手段。多媒体信息安全技术的研究主要有两种方法：多媒体信息加密和多媒体信息隐藏技术。信息加密与信息隐藏从不同的角度保证信息的安全，如果我们将信息加密与信息隐藏有机地相结合，可进一步提高信息的安全性。本课题的目的是实现一个安全性比较高的图像信息安全算法，图像信息的安全主要包括图像加密和图像认证，图像加密的目的是将一幅图像明文通过一定的算法使其变成不可识别的密文，以防止攻击者截获原图像信息。图像加密有多种方法，本课题采用的算法是基于DES和RSA的混合加密。虽然加密可以使原文信息不被暴露，但一旦原文被接收并被篡改，加密就显得无能为力了。此时，就需要图像认证的技术。图像认证的作用就是鉴定原图像有没有被篡改，以保护发送者的利益。为实现图像认证的目的，本课题采用报文摘要结合数字水印的方法。最后，本课题从安全性角度实现了二者的结合，使得图像信息的安全得到了进一步的提高。关键词：信息安全；图像加密；图像认证；数字水印AbstractIIAbstractWiththeInternettechnologyandtherapiddevelopmentofmultimediatechnology,digitalinformationcanbetransferedindifferentformsonthewebquicklyandeasily.Multimediacommunicationhasgraduallybecomeanimportantmeansofinformationexchangebetweenpeople.MultimediaInformationSecurityTechnologytherearetwomainways:multimediainformationandmultimediainformationhidingencryptiontechnology.Messageencryptionandinformationhidinginformationfromdifferentanglestoensurethesecurity,ifwehidetheinformationencryptedwiththeorganiccombinationofinformation,canfurtherenhanceinformationsecurity.Thegoalofthistopicisrealizingahigh-securitypictorialinformationsecurityalgorithm,thepictorialinformationsecuritymainlyincludestheimageencryptionandtheimageauthentication,thegoalofimageencryptionisturningapictorialinformationtobedistinguishedthroughacertainalgorithm,whichpreventingtheaggressorcapturetheoriginalmap.Theimageencryptionhasmanykindsofmethods,thistopicusesthealgorithmofthemixencryptionwhichisbasedononDESandtheRSA.Althoughencryptionmaycausetheoriginaltextinformationnotbeexposed,butoncetheoriginaltextisreceivedandistamperedwith,theencryptionappearedhelplessly.Thistime,needstheimageauthenticationtechnology.Theimageauthentication’sfunctionisappraisingiftheoriginalmappicturehasbeentamperedwith,whichistoprotectthetransmission’sbenefit.Inordertorealizetheimageauthenticationgoal,thistopicusesthemethodofatelegramabstractunionnumeralwatermark.Finally,thistopichasrealizedthetwounionfromthesecureangle,enablethesecurityofpictorialinformationobtainingfurtherenhancement.Keywords:Security；Imageencryption；ImageAuthentication；DigitalWatermarking目录III目录1绪论..............................................................11.1研究背景......................................................11.2研究方法......................................................11.3研究内容......................................................22关键技术..........................................................32.1报文摘要技术..................................................32.1.1单向散列函数..............................................42.1.2单向散列函数技术..........................................42.2数字图像技术..................................................52.2.1数字水印的概念............................................52.2.2数字水印的要求............................................62.2.3数字水印的原理及其通用模型................................62.3数字图像加密技术..............................................82.3.1数字图像加密的原理与通用模型..............................82.3.2数字图像加密的典型算法....................................83算法实现.........................................................113.1采用的算法...................................................113.2算法流程图...................................................123.3报文摘要提取.................................................123.4数字图像水印.................................................173.4.1位图的位面...............................................173.4.2LSB算法模型.............................................173.4.3LSB算法的实现...........................................183.5混合加密.....................................................193.5.1DES算法.................................................193.5.2RSA公开密钥密码体制.....................................253.5.3混合加密的实现...........................................264一种基于现代密码体制的图像加密算法...............................284.1现代密码体制.................................................28目录IV4.2AES简介......................................................294.2.1AES的来源...............................................294.2.2AES算法描述.............................................304.3基于AES的数字图像置乱.......................................314.4实验结果与分析...............................................324.4.1图像的置乱效果...........................................325总结.............................................................33参考文献...........................................................34致谢...............................................................35绪论11绪论1.1研究背景随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，数字化信息可以以不同的形式在网络上方便、快捷地传输。多媒体通信逐渐成为人们之间信息交流的重要手段。人们通过网络交流各种信息，进行网上贸易等。因此，信息的安全与保密显得越来越重要。信息的安全与保密不仅与国家的政治、军事和外交等有重大的关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。随着信息化社会的到来，数字信息与网络已成为人们生活中的重要组成部分，他们给我们带来方便的同时，也给我们带来了隐患：敏感信息可能轻易地被窃取、篡改、非法复制和传播等。因此信息安全已成为人们关心的焦点，也是当今的研究热点和难点。多媒体数据，尤其是图像，比传统的文字蕴涵更大的信息量，因而成为人类社会在信息利用方面的重要手段。因此针对多媒体信息安全保护技术的研究也显得尤为重要，多媒体信息安全是集数学、密码学、信息论、概率论、计算复杂度理论和计算机网络以及其它计算机应用技术于一体的多学科交叉的研究课题。1.2研究方法多媒体信息安全技术的研究主要有两种方法：多媒体信息加密和多媒体信息隐藏技术。多媒体信息加密技术：我们可以把多媒体数据作为文本数据流一样看待，使用传统的加密算法进行加密。传统的加密方法如DES、3-DES或RSA等也能满足多媒体应用中的要求。然而，新型的多媒体应用就需要新