结合调整差值变换的(K,N)有意义图像分存方案

目的 针对传统有意义分存方法存在的像素扩张和分发掩体图像视觉质量不高等问题,提出一种结合调整差值变换的(K,N)有意义图像分存方案,该方案可用于与掩体等大且同为自然图像的密图分存.方法 在分存阶段,首先用调整差值变换将密图转换为差值图和位置图;其次将差值图和位置图进行(K,N)分存,分别嵌入到掩体图像中,并使用密钥确定位置图分存信息的嵌入位置和根据位置图中不同的差值类型选择不同的差值嵌入方法;再次对密钥进行(K,N)分存,将子密钥和分发掩体对应的MD5值公布到第3方公信方作为认证码;最后将子密钥和分发掩体分发给参与者进行保管.在恢复阶段,首先核对参与者的子密钥和分发掩体对应的MD5值,若认证通过的人数小于K,则恢复失败;否则,使用认证通过的子密钥还原出密钥,然后根据密钥提取并恢复出位置图;其次根据位置图中的差值类型来提取和恢复出差值图;最后使用逆调整差值变换还原出最终密图.结果 同现有方法相比,所提策略不存在像素扩张且分发掩体图像视觉质量较高,具有较强的恶意参与者检测能力.结论 本文方法的掩体图像与密图等大且同为自然图像,同经典有意义图像分存方案相比,克服了像素扩张问题,嵌入信息后的掩体图像具有较高的视觉质量,使用第3方公信方存储的MD5值作为认证码,具有较强的恶意参与者识别能力.     

非等量备份和双认证自修复有限域图像分存

传统有意义图像分存方案存在认证能力偏低、攻击后不具备修复能力或修复能力整体较弱以及嵌入掩体视觉质量不高等问题.针对以上问题,提出一种结合非等量备份和双认证自修复有限域图像分存方案.所提方案包含分存和恢复阶段.在分存阶段,首先对密图做1级离散小波变换,取LL子带按密钥置乱,并对置乱后LL子带每个系数比特按比特位重要程度分组进行非等量备份来构造与密图等大备份图;然后对密图和备份图每个像素及其对应7K-13位认证信息在GF（2⁷）有限域进行（K,N）分存,将产生的7位分存信息和使用密钥产生的1位认证信息使用优化LSB法嵌入到N个掩体2×2分块中;最后对密钥进行（K,N）分存,将子密钥对应MD5值公开到第3方公信方并将子密钥和嵌入掩体分发给参与者.在恢复阶段,首先对参与者提供的子密钥真实性进行检验,利用检验通过子密钥对密钥进行恢复;其次对分发掩体2×2分块嵌入的分存信息和1位认证信息使用密钥进行第1重认证,利用第1重认证通过分存信息重建GF（2⁷）有限域分存多项式,提取出密图和备份图每个像素及其对应的7K-13位认证信息并对其进行第2重检验和构造初步密图、备份图以及认证图;再次由备份图和认证图重构密图LL子带,然后对其做逆置乱和逆离散小波变换得到密图修复参考图;最后对认证图每一个认证不通过秘密像素,根据其周围像素认证情况选择多项式插值拟合或进行修复参考图像素替代修复.理论和实验表明,同现有方法相比,所提方法具备更好认证能力,并能充分使用双认证和自然图像邻近像素相关性来提升其攻击后修复能力,且分发掩体具备较高视觉质量.     

结合EMD-cl嵌入的多载体密图分存方法

目的 传统误差扩散或恢复函数的多载体密图分存会对嵌密载体视觉质量造成较大影响,同时恢复函数需单独设计,只适用于二值或灰度图像,且通过简单Arnold置乱或异或加密仅能提供有限的安全性。针对此问题,提出结合EMD-c^l嵌入的多载体密图分存方法。方法 采用双哈希MD5和SHA-1值产生多组与密图属性和用户密钥有关的置乱参数,驱动2维双尺度矩形映射来改变载体像素对应关系,然后将置乱后载体同位置像素构成向量,按扩展约瑟夫遍历映射分配基向量,通过EMD-c^l嵌入秘密像素,从而将密图分存到多张载体中。结果 采用EMD-c^l提高了嵌密载体视觉质量且不需额外设计恢复函数,可针对不同分辨率和灰度阶密图分存。所提方法载体像素位置和EMD-c^l基向量都与密图MD5和SHA-1值以及用户密钥紧密绑定,仅有正确用户密钥和密图MD5和SHA-1值才能对密图恢复,并可通过第三方公信方托管的参与者分存信息MD5和SHA-1值使得所述策略具备认证能力。所提方法密钥空间为1.193 6×10¹¹⁸,可抵抗暴力破解。实验结果表明,结合EMD-c^l,所提方法具有较好的嵌密载体视觉质量,NC趋近于1,对于EMD-3^l,嵌密载体PSNR均接近50 dB;对于EMD-5^l和EMD-7^l,PSNR分别达到45 dB和42 dB,而传统方法,PSNR最好仅为42 dB。所提方法可分存不同分辨率和灰度阶密图,可对参与者密钥分存信息的真实性进行检验且对密图哈希和用户密钥极度敏感。结论 所提方法具有较低复杂度,较高安全性和普适性及认证能力,在整体性能上优于传统误差扩散或恢复函数的多载体密图分存方法,适用于对嵌密载体视觉质量要求高和针对不同分辨率和灰度阶密图分存的安全场景中。     

基于Arnold变换的图像分存加密方法

为提高图像分存加密的安全性,提出一种将置乱加密、分存技术和像素扩散相结合的分存加密方法。首先,利用一维Logistic混沌映射产生Arnold变换的参数;其次,利用变参数的二维Arnold变换对图像进行像素位置置乱;最后,利用变参数的三维Arnold变换对置乱后图像进行像素值扩散并分存为两幅图像。实验结果表明,该方法的外部密钥敏感度较强,具有良好的雪崩效应,能够有效地抵抗明文和差分等攻击,且解密密钥与明文图像紧密相关。     

基于恢复函数和误差扩散的灰度图像分存方案

基于((n,n)-阈值的灰度图像分存方案利用恢复函数和误差扩散技术将一张秘密灰度图像分存到n张有意义的灰度分存图像中。所提方案选择n张有意义的灰度图像作为分存图像,以增强秘密图像的隐蔽性,达到保护图像信息安全的目的;采用误差扩散技术,可以产生具有良好视觉质量的分存图像。所生成的分存图像没有像素膨胀,其大小与秘密图像相等。此外,方案的重构过程简单快速,而且是无损的。实验结果和理论分析表明,所提方案能为秘密图像分存提供一个高安全和有效的机制。     

结合Kd-树和熵编码的密文图像可逆数据隐藏

目的 密文图像可逆数据隐藏技术既可以保证载体内容不被泄露,又可以传递秘密信息,在军事、医疗等方面发挥着重要的作用。然而,以往的大多数方法存在图像冗余未被充分利用、数据嵌入容量不足等问题。为解决这些问题,提出了一种结合Kd-树和熵编码的高容量密文图像可逆数据隐藏算法。方法 该方法在图像加密之前需要对图像应用中值边缘检测(median-edge detector,MED)算法计算预测误差,并把得到的预测误差绝对值图像划分为两个区域:S0区域和S1区域。根据Kd-树标签算法和熵编码生成辅助信息,在对图像使用加密密钥K_e加密之后嵌入辅助信息,生成加密图像;在秘密数据嵌入阶段,根据附加信息和数据隐藏密钥嵌入秘密数据,生成载密图像;在解密阶段可以根据附加信息、图像加密密钥和数据隐藏密钥提取秘密数据并无损恢复图像。结果 实验测试了BOWS-2(break our watermarking system 2nd)数据集,平均嵌入容量为3.910 bit/像素。与现有的几种方法进行比较,该算法可以获得更高的秘密数据嵌入容量。结论 该方法在图像加密前腾出空间,与相关算法相比,实现了更高的嵌入容量,并且可以实现原始图像的无损恢复。     

基于一个新的四维离散混沌映射的图像加密新算法

基于修正版Marotto定理构造了一个四维离散混沌映射,并利用该四维离散混沌映射序列设计了一种图像加密方案。该方案利用图像的256位哈希值来生成混沌序列的初始值,由此混沌序列产生的密钥与明文相关,进一步增强了加密系统的安全性。理论分析和仿真试验表明:该加密方案至少具有3.4×10¹⁰⁰的密钥空间;加密后图像直方图接近均匀分布;像素的相关性被消除;信息熵接近8bit,没有明显的统计信息。该加密方案对混沌系统的初始条件扰动极为敏感,任何大于10－15的扰动都将使解密失效;加密图像对明文图像极为敏感,能够抵抗差分攻击。     

结合块旋转和马赛克拼图的生成式伪装方法

目的 搜索式无载体信息隐藏容量低,涉及大量载体密集传输;纹理合成无载体隐藏只能生成简单质地的纹理图像;马赛克拼图信息隐藏尽管能产生有意义图像,但需修改嵌入参数。针对以上问题,提出一种结合块旋转和马赛克拼图的生成式伪装方法。方法 将灰度图像进行圆形化并添加随机转角构建马赛克,通过随机坐标决定秘密信息的隐藏位置;在隐藏位置,根据密钥和放置位置来放置代表秘密比特串的圆形图像和施加认证转角,对于非隐藏位置则放置最接近圆形图像来掩盖秘密信息;将放置过程产生的偏差通过误差扩散分散给周围未处理像素。在提取时,结合质心旋转匹配提取秘密比特并进行转角认证。结果 采用圆形图像表达秘密信息而不涉及修改式嵌入,通过马赛克拼图产生有意义含密掩体,可通过质心旋转匹配提取秘密比特并进行转角认证。对密钥严格依赖,在遭受质量因子为50~80的JPEG压缩和随机转角攻击时,秘密信息可完整恢复,在遭受强度为8%~20%的椒盐噪声攻击时,提取信息的误码率低于5%,且对秘密信息的认证成功率均在80%以上。结论 所提方法具有较好的抗攻击能力,可抵御信道攻击且具备较高的安全性。     

一种基于广义混沌同步系统的图像加密方案

传统图像加密技术和低维混沌加密技术都有各自的局限性,而高维混沌映射比低维映射具有更复杂的动力学行为以及更好的随机性。在离散混沌广义同步定理的基础上构造了一种四维离散广义混沌同步系统,并设计了一种图像加密方案。 对加密图像进行了安全性测试,如分布直方图、相邻像素相关系数、密文信息熵、密钥敏感性、密钥空间和雪崩效应等。理论分析和数值实验表明,该加密方案的密钥空间达到10²⁸⁸,具有较强的抗攻击性能;对混沌系统参数及初始条件极其敏感,符合保密通信的要求。     

基于拉格朗日插值多项式的彩色图像分存方案

为了解决真彩色大秘密图像的安全传输问题,提出了一种基于拉格朗日插值多项式的图像分存方案;该方案通过对真彩色大秘密图像进行压缩、量化、编码、分解、译码等处理生成秘密图像的n个影子,再将每个影子隐藏于一幅尺寸是秘密图像的t分之一大小的可视的载体图像中,任取其中的t个嵌入秘密图像影子的载体图像,就能恢复原始秘密图像;同时给出了分存原理和直接恢复公式,提高了图像分存和恢复的速度,简化了计算过程。     

可验证的（t,n）门限多重秘密共享方案

Pang—Liu—Wang方案中的秘密份额由秘密分发者生成,因此需要通过安全信道传送给各参与者,并且在秘密重构过程中,各参与者不能验证其他人提供的伪份额的有效性。针对上述不足,提出一种改进的秘密共享方案。该方案中,各参与者的秘密份额由自己选择,无须秘密分发者向他们传送任何秘密信息,各参与者可以相互验证伪份额的有效性,且只需维护一个秘密份额即可一次共享多个秘密或多次共享秘密。     

(t,n)门限的动态秘密共享方案

秘密共享是安全地保存信息和数据的一种重要方法,介绍了一些典型的门限秘密共享方案以及分析了它们的一些不足。在Amir-Herzberg动态方案中必须所有参与者要求更新子秘密时,才可以发起更新子秘密。对Amir-Herzberg动态方案进行了改进,只要参与者中的部分人(甚至少于门限值)就可发起更新子秘密,此方案在某些条件下更具有灵活性。     

高效的强(n,t,n)可验证秘密共享方案

2010年,Ham和Lin提出了强t一致的概念,并设计了一个强(n,t,n)可验证的秘密共享方案,但该方案的效率较低.提出一个基于范德蒙行列式性质的高效的强(n,t,n)可验证的秘密共享方案,该方案可以抵抗并检验出Harn方案中出现的欺诈行为.同时,新方案无须选取Ham方案中的kn个子多项式,在保证秘密份额满足强t一致定义的前提下具有较低的计算复杂度.     

一种匿名的高效M＋1电子拍卖

为了实现投标者的身份匿名,给出了一个基于RSA函数的M 1电子拍卖方案,任何投标者不能否认所投的标书,未中标价不会被泄露.该方案执行开标算法至多需要P轮交互,至多2p log2t次模乘法运算,其中P是标价的个数,t是RSA公钥.计算量与投标者的数量无关,方案安全、高效,远高于现有拍卖方案的效率.     

一种基于（部分）广播通道的秘密共享方案

在传统的秘密共享方案中,秘密分发者通过秘密通道分发秘密份额给一组参与者.结合Rei方案和Amos方案,提出仅需一个秘密通道的秘密共享方案.在该方案的秘密分发阶段,秘密分发者与参与者之间使用部分广播通道进行通信,秘密分发者与秘密合并者之间使用一个秘密通道进行通信;在秘密重构阶段,参与者与秘密合并者之间使用广播通道进行通信.通过对该方案进行分析可知,该方案的通道数和总的通信量比已知的两个方案具有明显的优势.     

A (2, 2) Visual Cryptography Technique with Improved Contrast

ABSTRACT

Visual cryptography is a technique used to share a secret among many participants. The problem with visual cryptography technique is that the secret is not perfectly recovered, i.e. a black secret pixel is perfectly recovered but a white secret pixel is recovered with less contrast. Because of this, the overall quality of recovered secret is poor. So to improve the quality of recovered secret image, we need to improve the contrast. In this paper, we have proposed a (2, 2) visual cryptography technique with improved contrast as compared to the traditional (2, 2) visual cryptography scheme (VCS). In the proposed technique, we have used additional basis matrices for encrypting the secret pixels. The quality of the recovered secret image is compared with traditional (2, 2) VCS using various image quality metrics.     

无可信中心的(t,n)门限签名方案

在基于离散对数的安全机制的前提下讨论了(t，n)门限群签名方案．目前流行的门限签名方案一般可分为需要可信中心和不需要可信中心两类．由于在许多特定的应用环境下，一个可被所有成员信任的可信中心并不存在，所以不需要可信中心的门限群签名方案就显得很有吸引力．但已有的方案中使用了秘密共享技术，超过门限值的小组成员利用他们所掌握的秘密份额就能够恢复某个成员的私钥．为了解决这个问题，在新的方案中，利用联合秘密共享技术(joint secret sharing)解决了传统的秘密共享技术造成的成员的私钥泄露问题．     

一种安全高效的M+1电子拍卖

为了保护电子拍卖过程中投标者的隐私,以及防止投标者中标后反悔,本文利用签名技术和位承诺协议,提出了一个安全高效的M+1匿名拍卖协议。该协议不仅保证了标价的保密性和可验证性,投标者对所投标价的不可否认性和匿名性,而且保证了在整个拍卖过程中,无人可以操纵其他人的投标。即使某一投标者与拍卖代理相互勾结,也不会影响协议的安全性和有效性。     

无可信中心的(t,n)门限数字签名方案

利用联合秘密共享技术,对基于离散对数和二次剩余的门限签名方案进行改进,提出一种不需要可信中心的门限数字签名方案。该方案由所有的小组成员来共同决定群公钥和小组成员的私钥,以解决传统的秘密共享技术造成的成员私钥泄露问题。另外经过分析,证明该方案具有正确性的和安全性。     

若干新型多重签名和（t,n）门限签名方案

本文在具有报文还原功能的ElGamal型签名方案上建立了多重签名方案,定向多重签名方案和一个（t,n)门限签名方案,讨论了它们的性能和安全性。