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激光与光电子学进展 2022年第18期59卷 319-328页

作者：李玉张黎明王昊王小龙兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室甘肃兰州730070

交换密码水印是一种新兴的加密技术与数字水印技术相结合的方法,具有数据安全传输和版权追踪双重保护能力,这类方法在多媒体数据安全领域得到了广泛的应用。然而已有算法没有顾及高分辨率遥感影像的敏感性和特殊性,无法为高分辨率遥感... 详细信息

交换密码水印是一种新兴的加密技术与数字水印技术相结合的方法,具有数据安全传输和版权追踪双重保护能力,这类方法在多媒体数据安全领域得到了广泛的应用。然而已有算法没有顾及高分辨率遥感影像的敏感性和特殊性,无法为高分辨率遥感影像提供完全保护。为解决这一问题,运用同态加密技术提出了一种适用于高分辨率遥感影像的交换密码水印算法。首先对原始影像进行分块处理;然后运用整数小波变换提取每个子块的低频系数和高频系数;最后利用Paillier算法加密每个子块的低频系数和高频系数,同时基于Paillier算法的加法同态特性,将水印信息嵌入到低频系数。实验结果表明,所提算法实现了加密操作和水印操作之间的可交换性,在明文数据和密文数据中均能成功重构原始水印,并且具有较高的加密安全性和良好的水印鲁棒性。

关键词：遥感影像交换密码水印 Paillier加密安全分发版权保护

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基于交换密码水印的矢量地理数据安全保护算法研究

基于交换密码水印的矢量地理数据安全保护算法研究

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作者：李玉兰州交通大学

学位级别：硕士

矢量地理数据作为最重要的地理空间数据之一,在国家安全和社会经济发展中起着至关重要的作用,并广泛应用于导航、地籍管理、城市规划等诸多领域。然而,随着计算机网络技术的发展和信息共享技术的普遍应用,矢量地理数据在存储、传输、共... 详细信息

矢量地理数据作为最重要的地理空间数据之一,在国家安全和社会经济发展中起着至关重要的作用,并广泛应用于导航、地籍管理、城市规划等诸多领域。然而,随着计算机网络技术的发展和信息共享技术的普遍应用,矢量地理数据在存储、传输、共享和使用过程中时常面临着数据泄露、盗版和侵权等安全威胁。为此,许多学者们从矢量地理数据的保密传输和版权保护的角度出发,研究了运用加密技术或数字水印技术来保护矢量地理数据。加密技术可以满足矢量地理数据在存储和传输过程中的保密性需求,而数字水印技术能够实现矢量地理数据在共享和使用过程中的版权确认和追踪溯源。然而,单一的加密技术或数字水印技术难以同时为矢量地理数据提供保密传输和版权保护的多重安全需求。因此,如何满足矢量地理数据在保密传输和版权保护方面的多重安全需求,成为矢量地理数据安全研究的一个重点。为同时保证矢量地理数据的保密传输和版权可追溯,学者们提出了加密技术和数字水印技术相结合的方法,代表性方法是交换密码水印技术。交换密码水印技术可以为矢量地理数据的存储、传输、共享和使用提供保密传输和版权追踪多重安全保障,有效地解决了单一的加密技术或数字水印技术安全性不足的问题。目前,已有交换密码水印算法大多集中在多媒体数据安全领域,而矢量地理数据与多媒体数据在数据结构上存在较大差异,使得这些算法难以直接应用于矢量地理数据。因此,需要针对矢量地理数据自身的数据结构和数据特征,研究适用于矢量地理数据的交换密码水印算法。针对矢量地理数据自身的数据结构和数据特征,对现有交换密码水印算法应用于矢量地理数据的不足进行了分析,进而提出了适用于矢量地理数据的交换密码水印算法。主要研究内容包括以下几个方面:(1)以矢量地理数据的特征和安全需求为基础,结合交换密码水印技术的定义、特性、基本流程和实现方法,分析了矢量地理数据对交换密码水印算法的要求,并归纳了交换密码水印技术应用于矢量地理数据的评价指标和可能遭受的攻击方式。(2)从平衡加密安全性和水印鲁棒性的角度出发,提出一种基于特征不变量的矢量地理数据交换密码水印算法。基于矢量地理数据的存储结构和组织结构,算法将矢量地理数据的顶点数量和存储方向作为特征不变量,设计了基于特征不变量的水印方案;同时,利用DNA编码的“一次一密”加密原则,设计了基于顶点坐标的加密方案。顶点坐标的加密不会影响特征不变量,实现了加密和水印操作顺序的可交换。(3)以提高抗顶点攻击的鲁棒性为目标,提出一种基于DRPP和归一化的矢量地理数据交换密码水印算法。对于矢量地理数据而言,置乱加密仅改变矢量地理数据的存储顺序而不修改顶点坐标值。因此,算法利用置乱加密的这一特性,结合双随机位置置换加密策略,设计了基于存储顺序的加密方案;同时,利用归一化对平移和缩放的不变性、水印多次嵌入策略对于顶点攻击的鲁棒性,设计了基于顶点坐标的水印方案。存储顺序的置乱不会影响矢量地理数据的顶点坐标,满足了加密和水印操作顺序的可交换性。

关键词：矢量地理数据交换密码水印 DNA编码特征不变量双随机位置置换加密

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基于特征不变量的矢量地理数据交换密码水印算法研究

基于特征不变量的矢量地理数据交换密码水印算法研究

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作者：周子宸南京师范大学

学位级别：硕士

矢量地理数据作为地理空间数据的重要组成部分,是国防安全与经济建设中不可缺少的战略资源,然而随着网络技术与计算机技术的迅速发展,矢量地理数据在制作、分发、传输与使用等活动中的安全需求也日益凸显。加密技术与数字水印技术作为... 详细信息

矢量地理数据作为地理空间数据的重要组成部分,是国防安全与经济建设中不可缺少的战略资源,然而随着网络技术与计算机技术的迅速发展,矢量地理数据在制作、分发、传输与使用等活动中的安全需求也日益凸显。加密技术与数字水印技术作为当前地理数据领域常见的安全手段,在矢量地理数据的安全传输与版权追溯方面起到了重要的作用。加密技术能够保证矢量地理数据在分发与传输过程中的秘密性,数字水印技术则能够在数据的流转与使用过程中进行版权的追溯与鉴定。对于密码技术与数字水印技术来说,这二者均是矢量地理数据安全保护中的重要一环,无论是缺少了密码技术所引起的数据在传输过程中的保密问题,还是缺少了数字水印技术所导致的无法实现对矢量地理数据的版权追溯,都会对矢量地理数据安全保护造成重大的影响。因此,如何将这两种技术相结合,是当前研究的一个重要方向。这两者的简单结合,仍然存在一些安全性与实用性的问题,因此,需要结合矢量地理数据的特征,研究将密码技术与数字水印技术有机融合的方法,以此满足矢量地理数据在全生命周期中的安全需求。交换密码水印作为一种新兴的信息安全技术,其在加解密操作与水印操作上顺序可交换,实现了加密与数字水印的有机融合,有效解决了两者简单结合所带来的安全性与实用性问题。然而当前常见的交换密码水印算法仍然集中于图像和栅格地理数据方面,针对矢量地理数据的交换密码水印研究仍然较少。鉴于矢量地理数据与图像和栅格数据的巨大差异,当前常见的交换密码水印算法并无法适用于矢量地理数据,仍然需要研究针对矢量地理数据的交换密码水印算法以解决矢量地理数据全生命周期中的安全需求。本文从矢量地理数据的安全需求与实际场景出发,分析了现有的交换密码水印算法的本质特征,从矢量地理数据特征不变量出发,研究了适用于矢量地理数据的交换密码水印算法。主要的研究内容如下:(1)阐述了交换密码水印的技术特征,分析了矢量地理数据交换密码水印的技术特点和本质特征,对矢量地理数据的数据特征进行了分析,在此基础上,研究矢量地理数据中的特征不变量的构造方法,为实现矢量地理数据交换密码水印算法奠定了理论基础。(2)从矢量地理数据置乱加密的特征不变量出发,提出一种基于置乱加密坐标集合不变性的矢量地理数据交换密码水印算法。算法主要以矢量地理数据置乱加密前后坐标集合不变性为基础,结合了矢量地理数据归一化数字水印算法,实现了明文域与密文域的水印信息嵌入与提取。对此算法进了框架设计,并且通过实验进行了可行性的分析。(3)从矢量地理数据几何特征的特征不变量出发,提出一种基于向量运算的矢量地理数据交换密码水印算法。向量作为一种同时具有角度与长度的量,能够极好的度量与处理矢量地理数据的几何特征,并以此为基础,实现了明文域与密文域中水印信息的嵌入与提取,最终通过实验进行了可行性的分析。

关键词：矢量地理数据交换密码水印特征不变量置乱加密向量运算

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遥感影像数据交换密码水印算法研究

遥感影像数据交换密码水印算法研究

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作者：赵明南京师范大学

学位级别：硕士

遥感影像作为空间信息的重要载体和获取地理信息的主要手段,已经成为国防安全和经济建设中不可缺少的战略资源。随着网络在线服务和多级共享等需求的迅猛发展,遥感影像数据存储、传输和使用过程中的安全需求日益凸显。加密技术和水印技... 详细信息

遥感影像作为空间信息的重要载体和获取地理信息的主要手段,已经成为国防安全和经济建设中不可缺少的战略资源。随着网络在线服务和多级共享等需求的迅猛发展,遥感影像数据存储、传输和使用过程中的安全需求日益凸显。加密技术和水印技术是目前两个较为成熟的安全技术手段,在遥感影像数据安全传输和版权追溯等方面发挥了重要的作用。加密技术能够保证遥感影像数据的秘密性,防止遥感影像数据在存储和分发过程中的泄露;数字水印技术能够实现遥感影像数据的版权鉴定,保证遥感影像在分发和使用过程中可追溯。然而,单一的加密技术难以实现明文和密文遥感影像数据的版权追溯。同时,单一的水印技术又无法确保数据在传输过程中的保密问题。所以,如何将两种技术相结合,有效突破单一技术的局限性是目前的研究热点。简单地将密码学与数字水印结合存在安全性和实用性不足等问题,因此,需要研究密码学与数字水印有机融合的方法,满足遥感影像数据全方位安全保护需求。交换密码水印作为一种新兴的实现加密与数字水印融合的安全技术,为遥感影像数据的存储和使用安全提供了保障。交换密码水印技术实现了加解密操作和水印操作在操作顺序上的可交换,有效杜绝了加密技术与水印技术直接结合带来的安全性和实用性不足的问题,能够满足遥感影像数据更全方位的安全保护需求。本文从遥感影像数据的共享需求和实际应用场景出发,分析遥感影像数据交换密码水印本质特征和现有交换密码水印算法应用于遥感影像的不足,研究针对遥感影像数据的实用性交换密码水印算法。主要的研究内容及结论如下:(1)阐述了遥感影像数据在共享和应用中所面临的安全需求,分析了遥感影像数据交换密码水印技术的特点和本质特征,总结了实现加密技术和数字水印技术融合的常用方法。在此基础上,研究交换密码水印特征不变量的构造方法,为实现遥感影像数据交换密码水印算法建立了理论基础。(2)从交换密码水印安全性不足的角度出发,提出一种基于同态加密(Homomorphic Encryption)的交换密码水印算法。算法运用Paillier加密系统加法同态特性,在保证密码操作和数字水印操作可交换的前提下,实现了明文域和密文域中水印信息的嵌入和提取。实验表明,该算法保证加密和水印可交换的情况下,兼顾了加密安全性,同时水印操作对几何攻击操作具有强鲁棒性。(3)从加密和水印融合方式单一且实用性不足的角度出发,提出一种基于分块离散小波变换(Discrete Wavelet Transformation,DWT)和奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)分解的交换密码水印算法。奇异值作为图像的一种特征值,具有很好的稳定性,因此将水印嵌入到奇异值中具有强鲁棒性;同时设计了左右奇异矩阵重组的加密方法,该方法不影响奇异值的变化,满足了密码操作与水印的可交换性。实验表明,算法具有很大的密钥空间,并且密钥具有很强的敏感性,满足实际应用安全;水印操作对几何攻击和常见影像操作攻击具有强鲁棒性。

关键词：遥感影像交换密码水印离散小波变换同态加密奇异值分解

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基于特征不变量的三维点云数据交换密码水印算法研究

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无线互联科技 2023年第6期20卷 115-123页

作者：崔翰川樊志辉南京吉印信息科技有限公司江苏南京210013 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210097

文章对三维点云数据的顶点模长特征进行了研究,提出了基于特征不变量的三维点云数据交换密码水印算法。利用三维点云数据的顶点模长集合在置乱加密过程中集合不变性,结合水印映射思想和奇偶量化的方式来嵌入水印信息。实验表明,算法保... 详细信息

文章对三维点云数据的顶点模长特征进行了研究,提出了基于特征不变量的三维点云数据交换密码水印算法。利用三维点云数据的顶点模长集合在置乱加密过程中集合不变性,结合水印映射思想和奇偶量化的方式来嵌入水印信息。实验表明,算法保证了水印和加解密操作顺序的互换性,也提高了交换密码水印算法的耦合性、安全性和鲁棒性,为三维点云数据在实际传输、存储和使用过程中提供了安全保障。

关键词：三维点云数据特征不变量置乱加密交换密码水印数据安全保护

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