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密文域可逆信息隐藏研究进展及技术难点分析

广西师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期42卷 1-15页

作者：涂广升孔咏骏宋哲超叶康网络与信息安全武警部队重点实验室(中国人民武装警察部队工程大学) 陕西西安710086 中国人民武装警察部队福建总队福建福州350000 中国人民武装警察部队重庆总队重庆400000

密文域可逆信息隐藏技术融合了加密技术和信息隐藏技术的双重优势,旨在实现公开信道上数据内容的隐私保护和信息的可逆嵌入功能,以应对云环境下日益复杂的用户应用需求。本文从密态数据管理、情报隐蔽通信、军事协同作战、技术融合创新... 详细信息

密文域可逆信息隐藏技术融合了加密技术和信息隐藏技术的双重优势,旨在实现公开信道上数据内容的隐私保护和信息的可逆嵌入功能,以应对云环境下日益复杂的用户应用需求。本文从密态数据管理、情报隐蔽通信、军事协同作战、技术融合创新4个应用场景分析密文域可逆信息隐藏的研究价值,根据信息嵌入与数据加密的操作关系对密文域可逆信息隐藏分类,对不同嵌入框架下的技术发展进行阐述和总结。同时,从嵌入性能提升、可分离性实现、图像的加密安全性、满足云环境下的应用需求4个方面对密文域可逆信息隐藏的技术难点进行剖析,并对后续研究方向进行分析和展望。

关键词：信息安全可逆信息隐藏云环境图像处理密文域

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多通道运动矢量排序的可逆视频信息隐藏

信息安全研究 2024年第8期10卷 698-705页

作者：孟逸飞钮可梁钰承石林张英男中国人民武装警察部队工程大学密码工程学院西安710016 武警部队信息安全重点实验室(中国人民武装警察部队工程大学) 西安710016

针对现有基于运动矢量排序的视频可逆信息隐藏算法无法根据视频帧视觉特性自适应调节嵌入容量且容量有限的问题,提出一种多通道矢量排序的可逆视频信息隐藏算法.该算法通过计算参考帧的纹理复杂度和运动复杂度情况决定后续帧是否嵌入信... 详细信息

针对现有基于运动矢量排序的视频可逆信息隐藏算法无法根据视频帧视觉特性自适应调节嵌入容量且容量有限的问题,提出一种多通道矢量排序的可逆视频信息隐藏算法.该算法通过计算参考帧的纹理复杂度和运动复杂度情况决定后续帧是否嵌入信息,从而实现后续帧的自适应信息嵌入,算法同时对多通道像素值排序(multi-pass pixel value ordering, multi-pass PVO)技术进行改进,将其应用于视频信息隐藏,有效提升可逆隐藏算法嵌入容量.实验结果表明,相较于同类算法,PSNR和SSIM的变化值分别降低14.5%和8.5%,嵌入容量提升7.4%,在视觉质量和嵌入容量方面有显著提高.

关键词：视频信息隐藏可逆信息隐藏运动矢量 H.264编码标准像素值排序

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基于Piecewise映射的安全密文域可逆信息隐藏算法

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现代电子技术 2024年第14期47卷 1-8页

作者：万洪莉张敏情柯彦蒋宗宝狄富强姜超武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 中国人民武装警察部队密码与信息安全保密重点实验室陕西西安710086

密文域可逆信息隐藏(RDH-ED)中常采用对称加密,但仅采用流密码异或(XOR)、置乱或两者结合的方法,在现有条件下难以抵抗唯密文攻击、选择明文攻击或已知明文攻击(KPA)。为了提高RDH-ED的安全性,提出一种基于Piecewise混沌映射的安全RDH-E... 详细信息

密文域可逆信息隐藏(RDH-ED)中常采用对称加密,但仅采用流密码异或(XOR)、置乱或两者结合的方法,在现有条件下难以抵抗唯密文攻击、选择明文攻击或已知明文攻击(KPA)。为了提高RDH-ED的安全性,提出一种基于Piecewise混沌映射的安全RDH-ED加密算法。首先对明文图像进行分块并按比特异或,随后利用Piecewise混沌映射转换密钥来对异或后的图像进行块内位平面置乱,最后对图像进行块间置乱加密。实验结果表明:所提算法在能够达到像素值均匀分布、视觉上不可感知的基础上,密钥空间相比单一加密方式增大至2^(8N_(p))×N_(p)!×8!^(N_(p)),并能够抵抗现有的各类攻击方法;最近的KPA测试下破解率为0.0067%,在保留适当嵌入量的同时增强了图像的安全性。同时,该算法通过Piecewise映射使得密钥通信量不变,并能够保证完全可逆地恢复原始图像。

关键词：密文域可逆信息隐藏 Piecewise混沌映射异或加密置乱加密图像加密信息嵌入抗攻击性

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面向无线网络数据安全的非对称加密传输方法

信息技术 2024年第2期48卷 132-137页

作者：张磊张仁飞任冬中国人民武装警察部队陕西省总队西安710000

针对无线网络数据安全传输时延较长的问题,提出一种基于矩阵计算的数据开放隐私泄露评估方法。设计基于小波变换算法的无噪声数据传输通道,获取用户信息并计算网络传输数据泄露风险;依托于非对称加密技术中典型的RSA算法,设计一个密钥... 详细信息

针对无线网络数据安全传输时延较长的问题,提出一种基于矩阵计算的数据开放隐私泄露评估方法。设计基于小波变换算法的无噪声数据传输通道,获取用户信息并计算网络传输数据泄露风险;依托于非对称加密技术中典型的RSA算法,设计一个密钥生成器,分别获取数据传输相关的加密秘钥、解密秘钥;基于DFT-S-OFDM模型,完成无线网络数据加密信号的高效发送与接收。实验结果表明:该方法的数据加密传输时延保持在2ms以下,平均时延约为1.02ms,数据加密传输时延降低了76.55%、88.37%。

关键词：无线网络数据传输泄露风险非对称加密传输时延

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一种基于宏块复杂度的视频隐写算法

西安电子科技大学学报 2022年第2期49卷 164-172页

作者：杨晓元唐洪琼钮可张英男中国人民武装警察部队工程大学密码工程学院陕西西安710086 中国人民武装警察部队网络与信息安全重点实验室陕西西安710086

基于运动矢量的视频隐写算法通常会破坏运动矢量的局部最优性,这种统计特性的破坏容易被对应的隐写分析算法所检测,致使算法的抗隐写检测性能降低,隐写安全性受到威胁。为降低对运动矢量局部最优性的破坏,在分析运动矢量的修改对视频质... 详细信息

基于运动矢量的视频隐写算法通常会破坏运动矢量的局部最优性,这种统计特性的破坏容易被对应的隐写分析算法所检测,致使算法的抗隐写检测性能降低,隐写安全性受到威胁。为降低对运动矢量局部最优性的破坏,在分析运动矢量的修改对视频质量和运动矢量局部最优性影响的基础上,提出一种基于宏块复杂度的视频隐写算法,选择低复杂度的宏块运动矢量作为隐写载体,有效地保持了嵌入信息后运动矢量的局部最优性。首先利用希尔伯特填充曲线对宏块像素进行扫描并定义复杂度,然后统计宏块复杂度,根据待嵌信息长度动态确定嵌入阈值,最后选择复杂度低于嵌入阈值的宏块运动矢量进行随机匹配修改以嵌入秘密信息。实验结果表明,以1000 kb/s的压缩率对视频进行压缩并嵌入信息时,新算法隐写视频的峰值信噪比和结构相似性值下降分别不超过0.30 dB和0.04,比特率增长不超过0.97%。与同类算法对比结果显示,新算法的隐写视频质量高,比特率增长小,算法具有较高的抗隐写检测能力和安全性。

关键词：运动矢量隐写希尔伯特曲线宏块复杂度隐写分析

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基于多项式秘密共享的图像密文域可逆信息隐藏

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电子与信息学报 2022年第12期44卷 4337-4347页

作者：张敏情王泽曦柯彦孔咏骏狄富强武警工程大学密码工程学院西安710086 中国人民武装警察部队密码与信息安全保密重点实验室西安710086

针对密文域可逆信息隐藏在多用户场景下算法嵌入率低、载体图像容灾性能较弱等问题,该文提出一种基于多项式秘密共享的图像密文域可逆信息隐藏方案。通过将图像分割成多幅影子图像并存储在不同的用户端,可以增强图像的容灾性,为了实现... 详细信息

针对密文域可逆信息隐藏在多用户场景下算法嵌入率低、载体图像容灾性能较弱等问题,该文提出一种基于多项式秘密共享的图像密文域可逆信息隐藏方案。通过将图像分割成多幅影子图像并存储在不同的用户端,可以增强图像的容灾性,为了实现额外信息在图像重构前后提取的可分离性,该方案包括两种嵌入算法:算法1在图像分割的过程中,将额外信息嵌入多项式的冗余系数中得到含有额外信息的影子图像,该算法支持在图像重构之后提取额外信息;算法2针对图像分割后的任一影子图像,利用秘密共享的加法同态特性实施嵌入,该算法支持直接从影子图像中提取额外信息。实验在不同门限方案和影子图像压缩率的条件下进行测试,当压缩率为50%时,(3,4)门限方案的嵌入率达4.18 bpp(bit per pixel),(3,5)门限方案的嵌入率达3.78 bpp。结果表明,两种嵌入算法分别支持从影子图像与重构图像中提取额外信息,实现了方案的可分离性;与现有方案相比,所提算法嵌入率较高、计算复杂度较低,具有较强的实用性。

关键词：信息安全可逆信息隐藏图像秘密共享密文域多用户

基于密码反馈秘密共享的大容量密文域可逆隐藏

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通信学报 2023年第9期44卷 48-57页

作者：张敏情姜超狄富强蒋宗宝张雄武警工程大学密码工程学院陕西西安710086 中国人民武装警察部队密码与信息安全保密重点实验室陕西西安710086

为提高分布式环境下密文域可逆信息隐藏算法的安全性、鲁棒性和嵌入率,提出了一种基于密码反馈秘密共享的多重嵌入算法。首先,利用秘密共享加密过程中产生的多项式冗余系数进行嵌入;其次,利用秘密共享的同态加性对秘密份额二次嵌入。实... 详细信息

为提高分布式环境下密文域可逆信息隐藏算法的安全性、鲁棒性和嵌入率,提出了一种基于密码反馈秘密共享的多重嵌入算法。首先,利用秘密共享加密过程中产生的多项式冗余系数进行嵌入;其次,利用秘密共享的同态加性对秘密份额二次嵌入。实验结果表明,所提算法利用反馈机制提高了秘密共享的扩散特性从而增强了算法安全性和鲁棒性,在(3,4)和(3,5)门限下,嵌入率分别为6.00 bpp和4.80 bpp。所提算法具有安全性高、完全可逆、嵌入率较大等特点;算法嵌入率不受载体图像影响,仅与算法参数选择有关。

关键词：信息隐藏可逆密文图像秘密共享密码反馈

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分布拟合技术及其在密码函数构造中的应用

密码学报 2023年第2期10卷 360-371页

作者：朱率率韩益亮中国人民武装警察部队工程大学密码工程学院西安710086 网络与信息安全武警部队重点实验室西安710086

在计算平台上生成符合目标参数的分布样本是数值计算中的基本问题.通过优化形成高拟合度的分布参数,对探索新型密码函数的设计方法,尤其是安全的单向函数映射有着重要的意义.本文围绕密码学安全意义,讨论了通用情况下真实分布的参数与... 详细信息

在计算平台上生成符合目标参数的分布样本是数值计算中的基本问题.通过优化形成高拟合度的分布参数,对探索新型密码函数的设计方法,尤其是安全的单向函数映射有着重要的意义.本文围绕密码学安全意义,讨论了通用情况下真实分布的参数与敌手的攻击优势之间满足的约束关系,提出了一种基于距离监督的分布拟合方法,用于生成与理想分布样本逼近的近似分布参数组合.使用分布隐含模型(DLM)构造真实分布的输出模型,采用复合距离测度优化参数组合,使DLM成为满足安全距离约束条件的目标分布样本生成器.构造了一类通用的单向陷门置换函数(OWTP),在计算上满足统计上的样本不可区分性,从理论上已经初步具备了用于直接构造部分密码算法的能力.

关键词：分布拟合密码函数单向陷门函数统计距离

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对认证加密算法Pyjamask的伪造攻击

计算机工程与科学 2022年第12期44卷 2140-2145页

作者：贺水喻魏悦川潘峰畅利鹏中国人民武装警察部队工程大学密码工程学院陕西西安710086 中国人民武装警察部队网络与信息安全重点实验室陕西西安710086

Pyjamask算法是入围LWC竞赛第2轮的竞选算法之一。该算法结构简单、轻量高效,具有良好的非线性部件并行运算能力,引起了大量密码学者的高度关注。目前该算法的安全性问题研究相对较少,迫切需要新一轮的安全性评估。基于Pyjamask的结构... 详细信息

Pyjamask算法是入围LWC竞赛第2轮的竞选算法之一。该算法结构简单、轻量高效,具有良好的非线性部件并行运算能力,引起了大量密码学者的高度关注。目前该算法的安全性问题研究相对较少,迫切需要新一轮的安全性评估。基于Pyjamask的结构与参数的特点,提出了一种对明文进行伪造的方法,可以准确伪造出认证标签。理论分析表明:选择1组明文时成功概率为1,数据复杂度和时间复杂度可忽略不计;选择s+1组明文时成功概率也为1,但对所选数据要求较高。

关键词： Pyjamask算法伪造攻击认证加密