论文题目: 多媒体快速加密算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 廉士国
导师: 王执铨
关键词: 混沌,混沌加密,图像加密,视频加密,多媒体
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着多媒体技术和网络技术的发展,多媒体加密算法在保护多媒体数据方面获得越来越多的重视。尤其对于关系到军事、商业和政治等敏感信息的多媒体数据,采用加密算法进行保护,成为一种广泛需求。本文在综述现有算法的基础上,对多媒体快速加密算法进行了深入研究,主要研究成果如下: (1)提出对Fridrich混沌密码的密码分析方法,分别从密钥空间、混沌参数敏感性、已知明文攻击、选择明文攻击等几个方面分析此密码系统的安全性,并给出密码安全性与计算复杂度之间的矛盾关系,最后给出提高系统安全性的方法。根据对Fridrich混沌密码的分析,给出一种基于Standard映射的块密码,其具有明文大小可变、计算复杂度相对较低等特点,适合多媒体数据的加密。 (2)提出一种选择性加密方法的多媒体加密模型,给出安全的加密策略,对此进行了理论证明,并且给出了基于分形图像编码、基于JPEG2000编码和基于MPEG2编码的选择性加密方法。这些算法通常具有计算复杂度低的特点,可以保证较高的安全性,而且保持数据格式不变,支持对密文数据的直接操作。 (3)提出与压缩编码相结合的多媒体加密模型,指出压缩比与安全性之间的关系,并给出与JPEG、JPEG2000和MPEG2相结合的加密算法。这类算法将加密过程与压缩编码过程相结合,同时实现压缩和加密;加密操作的计算复杂度低,实时性高;保持数据格式不变,支持对密文数据的直接操作,如浏览、剪切、编码率控制和多重压缩等。这类算法适合实时性和数据可操作性要求高、安全性要求低的应用。 (4)对已有的可感知加密方法进行改进,使得改进后的算法支持直接进行编码率控制操作。在压缩编码过程中,通过加密质量因子控制对多媒体敏感参数的加密强度,从而实现对密文质量的控制。以JPEG、JPEG2000和MPEG2为例,给出可感知加密算法,并对其性能作了分析和测试。 (5)提出一种将压缩编码过程、加密过程、认证过程和容错编码过程相结合的安全多媒体传输方案。在信源编码中,先对敏感数据进行签名,再对其进行选择性加密;在信道编码中,将加密过程与容错编码过程相结合,实现快速编码和加密。解码过程与编码过程对称。此方案能够实现图像加密功能、篡改检测功能和传输错误检测功能,适合于网络传输。文中以JPEG2000编码为例,分析测试了方案的可行性。 最后,论文分析了当前多媒体加密算法中存在的问题,指出了进一步研究的方向。
论文目录:
1 绪论
1.1 多媒体加密技术的研究背景
1.2 多媒体加密技术的概念
1.2.1 多媒体加密技术的研究内容
1.2.2 多媒体加密算法的性能要求
1.2.3 多媒体加密的基础理论与技术
1.3 多媒体加密技术的应用领域
1.4 多媒体加密技术的研究进展
1.4.1 多媒体加密算法的发展过程
1.4.2 多媒体加密算法的研究现状
1.4.3 现有多媒体加密算法的不足
1.5 本文的主要工作
2 直接加密方法
2.1 直接加密方法的定义
2.2 Fridrich混沌密码的性能分析
2.2.1 Fridrich混沌密码
2.2.2 安全性分析
2.2.3 安全性与计算复杂度之间的关系
2.2.4 改进方案
2.3 基于Standard映射的加密算法
2.3.1 Standard映射
2.3.2 Standard映射的改进
2.3.3 基于改进的Standard映射的块密码
2.3.4 密码性能分析
2.4 小结
3 选择性加密方法
3.1 选择性加密方法的加密模型
3.1.1 唯密文攻击
3.1.2 已知明文攻击
3.1.3 加密参数的选择
3.2 加密模型在多媒体编码中的扩展
3.3 基于分形图像编码的选择性加密算法
3.3.1 参数敏感性
3.3.2 加密算法
3.3.3 加密结果
3.4 基于JPEG2000图像编码的选择性加密算法
3.4.1 参数敏感性
3.4.2 独立性分析
3.4.3 加密方法
3.4.4 性能分析
3.5 MPEG2视频的选择性加密方法
3.5.1 加密方法
3.5.2 密钥分配
3.5.3 性能分析
3.6 小结
4 与压缩编码相结合的加密方法
4.1 加密模型
4.1.1 加密方案的可行性
4.1.2 压缩比与安全性之间的关系
4.1.3 安全性分析方法
4.2 可感知加密算法
4.3 基于JPEG/MPEG2的加密算法
4.3.1 JPEG图象加密算法
4.3.2 MPEG2视频加密
4.3.3 可感知加密扩展
4.3.4 性能分析
4.4 基于JPEG2000的加密算法
4.4.1 与JPEG2000结合的加密算法
4.4.2 可感知加密扩展
4.4.3 性能分析
4.5 小结
5 基于加密的多媒体安全传输方案
5.1 数据传输的特殊要求
5.2 解决方案
5.3 基于JPEG2000编码的实例
5.3.1 安全传输方案
5.3.2 性能分析
5.4 小结
6 结束语
致谢
参考文献
读博期间发表的论文及参与的科研项目
发布时间: 2005-09-12
参考文献
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