多级多层加密算法关键技术研究及应用开发

论文摘要

网络信息交互已广泛应用于军事、航空航天、国家安全、电子政务、金融和网上购物等领域。在今天，网络与信息安全问题不仅与国家的政治、军事和外交等有重大关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。因此，信息安全技术正越来越受到全社会的普遍关注。多媒体技术的广泛应用是网络社会的一个普遍现象。数字图像作为数字多媒体的一个极其重要的组成部分，已广泛应用在商业、军事等保密领域，它的安全性研究得到了广泛的关注。图像加密技术的应用愈来愈广泛，随之对图像加密技术的要求也愈来愈高。本文对图像加密进行了进一步研究，研究内容与创新点如下：（1）建立了多级多层加密模型。加密方案分级、级中分层的加密思路，为不同用户的加密需求提供了多种可选方案。改变了传统加密算法功能单一，顾此失彼的尴尬局面。（2）提出了基于分子结构换位原理的一级加密算法，基于混合面原理的二级加密算法，三级加密算法为基于混沌的混合图元加密算法。基于分子结构换位原理的加密算法即对图像进行以像素点为单位的置乱。基于混合面原理的加密算法是一种将真伪图像融合的思想，按照一定的融合规则，将交互图像与选择的置乱后的伪图像进行融合，得到最后的加密图像。基于混沌的混合图元加密算法，是将图像分成大小相等的块图元，然后利用混沌函数产生一定的混沌序列，然后生成一个全排列，按照全排列重新排列块图元，最后组合成一幅加密图像。（3）多级多层加密算法，把对称与非对称加密体制、序列密码和分组密码重构为混合密码。加密过程中产生的密钥，利用已有算法ECC进行加密，称为第四级加密。并将加密后的密钥与密文压缩打包，然后利用开发的专用发送软件发送给对方，从而加固了密文传送安全，此为第五级加密。（4）根据不同的用户需求，将多级多层加密对应于普密、机密、核密程度的加密，从而开发了一个多级多层的加密示范系统。文章验证了多级多层加密算法，实验分析了其加密效果、加密效率，并对其进行了统计分析、敏感性分析和安全性分析，表明该算法具有较好的加密效果，具有足够大的密钥空间，破译耗时趋于+∞，具有安全性能好和加密效率高等突出优点。为满足航空航天、军事机要、国家安全等领域网络平台下的高机密信息安全交互需求，提供了一条新途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外加密体制研究概况与进展
• 1.2.1 美国加密体制研究概况与进展
• 1.2.2 欧洲加密体制研究概况与进展
• 1.2.3 日本加密体制研究概况与进展
• 1.2.4 我国加密体制研究概况与进展
• 1.3 图像安全国内外研究现状
• 1.3.1 常用加密算法
• 1.3.2 信息隐藏与数字水印
• 1.4 本文主要研究内容与章节分布
• 2 图像加密研究综述
• 2.1 图像加密基础理论
• 2.2 图像加密技术国内外研究现状
• 2.3 图像加密算法评价指标
• 本章小结
• 3 多级多层加密模型及研究方案
• 3.1 加密算法通用模型
• 3.2 多级多层加密模型
• 3.3 研究内容
• 3.4 研究关键技术
• 3.5 研制方案
• 本章小结
• 4 多级多层加密算法
• 4.1 基于分子结构换位原理加密算法
• 4.2 基于混合面原理加密算法
• 4.3 基于混沌的混合图元加密算法
• 本章小结
• 5 多级多层加密算法实验与分析
• 5.1 基于分子结构换位原理加密算法实验与分析
• 5.1.1 加密效果分析
• 5.1.2 加密效率分析
• 5.1.3 统计分析
• 5.1.4 敏感性分析
• 5.1.5 安全性分析
• 5.2 基于混合面原理加密算法实验与分析
• 5.2.1 加密效果分析
• 5.2.2 加密效率分析
• 5.2.3 统计分析
• 5.2.4 敏感性分析
• 5.2.5 安全性分析
• 5.3 基于混沌的混合图元加密算法实验与分析
• 5.3.1 加密效果分析
• 5.3.2 加密效率分析
• 5.3.3 统计分析
• 5.3.4 敏感性分析
• 5.3.5 安全性分析
• 5.4 多级多层加密算法特色与创新之处
• 本章小结
• 6 多级多层加密系统
• 6.1 数据库功能设计
• 6.2 界面设计及功能简介
• 6.3 系统登录
• 6.4 加密与解密系统
• 6.5 收发系统
• 6.6 信息管理系统
• 本章小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
• 参考文献