DNA计算在信息安全上的应用

论文摘要

DNA计算是一种基于某些生物化学反应原理的一种新型的分子生物计算方法,它是以DNA以及有关的生物酶等作为最基本材料的。自美国加利福尼亚大学的Adleman教授开创了这一崭新的领域以来,DNA计算的方法与思想被广泛地应用于解决一些优化、网络、图论等问题。因为DNA计算具有高度的并行性,同时其具备海量的储存信息的能力,所以DNA计算也十分适合解决密码的加密和解密等信息安全问题。我们研究的目的是继续探索DNA计算在信息安全领域上的应用,研究的主要内容涉及到DNA计算对传统密码学的挑战以及DNA加密、DNA隐写、DNA防伪认证等技术。虽然目前DNA计算信息安全方面的应用还比较有限,而且部分DNA计算方法和计算模型在实验条件下还难以实现,存在诸多限制,但是这种并行的计算方法为解决信息安全方面的问题提供了一种新的思路,一定会对信息安全领域的发展起到极大的推动作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 DNA计算产生的背景
• 1.2 DNA计算的基本思想
• 1.3 DNA计算的研究现状和最新进展
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 DNA计算的生物学基础
• 2.1 DNA的结构
• 2.2 DNA计算中常用的生物操作
• 2.2.1 DNA链的分离与结合
• 2.2.2 DNA链的延伸
• 2.2.3 DNA链的连接
• 2.2.4 DNA链的外切
• 2.2.5 DNA链的内切
• 2.2.6 DNA链长度的测量
• 2.2.7 DNA链的复制
• 2.3 DNA计算的实现方式
• 2.4 本章小结
• 3 DNA计算挑战传统密码学——破解DES
• 3.1 DES算法
• 3.2 Adleman等人破译DES的DNA算法
• 3.2.1 破译DES的分子算法
• 3.2.2 sticker模型的主要操作
• 3.2.3 用sticker模型破译DES的步骤
• 3.3 本章小结
• 4 DNA加密技术
• 4.1 使用随机一次性密码本的DNA密码系统
• 4.2 使用替换的DNA加密系统
• 4.3 DNA异或一次性密码本密码系统
• 4.4 DNA加密技术的应用
• 5 DNA隐写术
• 5.1 DNA隐写的方法
• 5.2 DNA隐写的安全性
• 5.3 DNA隐写术的应用
• 6 DNA防伪认证
• 6.1 DNA防伪技术的原理和特点
• 6.2 DNA防伪技术产品种类及其应用
• 6.2.1 DNA防伪油墨
• 6.2.2 DNA防伪标签
• 6.2.3 DNA防伪芯片
• 6.2.4 DNA防伪在其它方面的应用
• 6.3 DNA防伪技术的缺点及解决建议
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果