基于椭圆曲线密码体制的公钥数字水印技术研究

论文摘要

随着数字产品版权保护问题的日趋重要,数字水印作为解决该问题的有效手段受到普遍重视。但当前的研究大多都基于对称水印模型,算法不能公开,且只能由所有者本人提取水印。另外,研究的问题集中在水印的嵌入和提取算法上,很少有关于水印模型和实施协议的研究。事实上,若无模型和实施协议做保障,再稳健的算法也达不到有效的版权保护目的,从而制约了数字水印技术的实际应用。本文分析了数字水印基本原理及典型算法,提出了Arnold变换的一种改进算法;归纳了常见的数字水印性能评估方法,为后续的水印性能评价提供了依据;分析了椭圆曲线密码的基本理论,研究了运用椭圆曲线密码实现公钥数字水印的问题,提出了两种实现方法;最后针对当前对称水印模型中存在的问题,借鉴公钥密码思想,提出了一种基于椭圆曲线密码体制的公钥数字水印模型,并在该模型基础上构建了一套引入中央监管机构的实施协议。本文提出的水印模型,水印验证方便、抗解释性攻击能力强,并可对非法复制和传播进行追踪。运用椭圆曲线公钥密码算法,提高了水印安全性和加解密速度。改进后的Arnold变换算法,增大了密钥空间,加强了算法的安全性。运用二阶哈达玛变换对水印混合编码,实现了水印的二重嵌入和独立提取,为模型的建立奠定了基础。实验结果表明该模型对常见的图像处理攻击具有很强的鲁棒性,实施协议具有很好的可靠性和实用性。本文的模型实现了公钥数字水印思想,但它是在借助于公钥密码算法的基础上实现的,与理想的公钥数字水印还有一定距离。这将是下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和目的
• 1.2 研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文工作
• 1.5 本文结构
• 第二章 数字水印技术
• 2.1 数字水印的一般原理
• 2.1.1 基本原理和特性
• 2.1.2 数字水印的分类
• 2.1.3 数字水印系统模型
• 2.1.4 主要应用领域
• 2.2 典型嵌入算法
• 2.2.1 空域算法
• 2.2.2 频域算法
• 2.3 Arnold变换算法的改进
• 2.3.1 基本Arnold变换
• 2.3.2 改进的Arnold变换算法
• 2.4 数字水印的性能评估方法
• 2.4.1 不可见性评估
• 2.4.2 鲁棒性评估
• 2.5 小结
• 第三章 ECC体制在数字水印中的应用
• 3.1 密码学
• 3.2 椭圆曲线的数学基础
• 3.2.1 有限域及其运算
• 3.2.2 椭圆曲线算术
• 3.2.3 椭圆曲线群的阶
• 3.2.4 有限域上椭圆曲线的点加运算
• 3.3 椭圆曲线上的密码体制
• 3.3.1 基本加密体制
• 3.3.2 ECMQV体制
• 3.4 ECC体制在数字水印中的应用研究
• 3.4.1 基于椭圆曲线密码体制不对称性的方法
• 3.4.2 基于密钥对应关系的水印方法
• 3.5 小结
• 第四章 ECDW公钥数字水印模型
• 4.1 传统数字水印模型分析
• 4.2 ECDW模型总体框架
• 4.3 曲线选取和密钥的生成
• 4.4 水印的生成算法
• 4.5 水印混合编码
• 4.6 水印的嵌入和提取算法
• 4.6.1 水印的嵌入算法
• 4.6.2 检测和提取算法
• 4.7 实验结果与分析
• 4.8 小结
• 第五章 基于ECDW模型的水印实施方案
• 5.1 方案的基本框架
• 5.2 方案的实施步骤
• 5.3 方案的特点
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果