基于正交分解的交换密码水印技术研究

【摘要】：数字网络技术的广泛发展,在给多媒体数据的产生、存储、传播等各方面带来极大便利的同时,也给多媒体信息安全带来了极大威胁：能够轻易实现多媒体信息的无痕修改、完全拷贝、快速传播等等。密码技术及数字水印技术分别为保障数字多媒体信息存取安全及使用安全的关键技术。为了实现多媒体信息全面安全保护,学者们提出将密码技术及数字水印技术相结合,在保障多媒体信息在存储或传输过程中安全的同时,兼顾多媒体信息在使用过程中的安全。 交换密码水印技术,是结合密码技术与数字水印技术的有效途径之一,能够实现密码操作与数字水印操作间的相互交换：加密与数字水印嵌入的先后顺序不影响最终得到相同的水印密文,且数字水印信息的提取不受载体加、解密的影响。对此,可通过交换密码水印技术对多媒体信息开展密码技术保护的同时提供数字水印版权保护。现阶段,交换密码水印技术还处于起步阶段,各方面发展还不成熟。 本文针对交换密码水印技术应用需求以及目前现有交换密码水印算法的不足展开相关研究,提出适用性交换密码水印技术模型,研究基于正交分解实现交换密码水印技术的方法,并基于交换密码水印技术进行多媒体信息安全服务设计。本文所做工作主要包含如下几个方面： (1)根据实际运用需求,总结适用交换密码水印技术条件,并在此基础上建立适用交换密码水印技术模型,为后续交换密码水印技术算法的设计和实现提供指导。该模型指出,适用交换密码水印技术,在实现密码技术与数字水印技术间相互交换性的同时,考虑到系统安全性及实用性,适用交换密码水印技术还需具备密码操作域与数字水印操作域间的融合性及对普通密码算法和数字水印算法的普适性。 (2)基于正交分解的独立性及融合性实现适用交换密码水印技术。由于正交分解系数间存在相互独立性的同时融合于合成向量,符合适用交换密码水印技术模型要求,基于正交分解完全能够实现适用交换密码水印技术,弥补现阶段基于操作域正交的交换密码水印技术安全性不高而基于操作机理正交的交换密码水印技术普适性不强的缺点。对此,本文基于正交分解进行了交换密码水印技术框架设计并通过数学推导进行了可行性分析。 (3)选择具体密码算法及数字水印算法基于JPEG图像压缩数据流实现正交分解交换密码水印技术,并针对遥感影像应用需求进行相应调整,实现遥感影像交换密码指纹算法。现实中,多媒体数据大多需要进行压缩操作,对此,本文基于JPEG图像有损压缩,结合AES分组加密及DCT域抖动调整实现压缩域交换密码水印算法,对在实现过程中出现的问题,如：正交基选取、操作域划分等,进行讨论。并针对遥感影像应用需求,对JPEG图像交换密码水印算法进行适当调整,给出正交分解交换密码水印技术应用实例。 (4)基于交换密码水印技术进行多媒体信息安全服务协议设计。针对现阶段多媒体数据安全协议的需求,运用交换密码水印技术能够结合主动加密保护及被动版权保护的特点,进行多媒体安全服务协议设计：通过主动加密技术保证数字多媒体产品进行安全传输的同时,能够开展相关被动安全保护措施确保数字多媒体产品的使用安全,且在协议中引入第三方来平衡交易双方利益,并能够避免数字多媒体产品内容在进行第三方验证过程中的消息泄露。 本文提出的适用性交换密码水印技术模型总结了交换密码水印技术的实际运用需求,为今后交换密码水印算法的设计、实现提供理论参考。在此基础上设计的适用性正交分解交换密码水印技术,具有交换性、融合性及普适性三个特点,能够满足实际应用对交换密码水印技术的基本要求。此外,将交换密码水印技术引入多媒体安全服务领域,构建了一种新的第三方安全服务协议,为数字多媒体产品的安全交易提供了更深层次的保障。