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高档图象加密手艺——基于Mathematica

本书后附订正表。
  • 作 者:张勇
  • 书代号:603400
  • I S B N:978-7-5606-5732-5
  • 出书日期:2020-10
  • 印刷日期:2020-10
  • 营业分类:研讨生;
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内容简介
媒介
目次
编辑保举
相干资本
    

本书深切研讨了信息宁静范畴的高档图象暗码手艺,重点论述了同一图象暗码手艺及其宁静机能。 全书共9章, 第1章先容了借助浑沌体系天生伪随机序列的体例,并会商了伪随机序列机能评测体例; 第2章论述了数据加密规范(DES)完成手艺和其宁静机能; 第3章具体分解了高档加密规范(AES)完成手艺和其宁静机能; 第4章诠释了明文接洽关系的图象暗码手艺,并具体罗列了图象暗码体系的宁静机能目标; 第5章诠释了根基的同一图象暗码手艺,并阐发了其宁静机能; 第6章切磋了基于类感知器的同一图象暗码手艺及其宁静机能; 第7章研讨了基于晋升小波变更的同一图象暗码手艺及其宁静机能; 第8章界说了狭义同一图象暗码手艺; 第9章综合评估了高档图象暗码手艺的宁静机能。 全书基于Mathematica软件利用Wolfram说话完成仿真尝试。

本书可作为高档院校信息宁静相干专业的高年级本科生或研讨生课本,也可作为信息宁静范畴相干职员的参考书。

高速通讯手艺的前进利用,使得通讯的宁静性比可达性加倍首要,信息作为一种代价载体其宁静题目已成为首要题目。 信息宁静对小我而言最少象征着财产宁静和名望宁静,对个人而言则能够决议其保存和成长,而对国度而言则与国度的主权和人权等息息相干。 早在1949年,巨大的信息论专家Shannon就将暗码学研讨前进到与通讯手艺划一首要的学术位置,他的佳构翻开了古代暗码学研讨的篇章。 可是,针对图象停止加密的图象暗码手艺是伴跟着浑沌实际的成长而慢慢兴旺成长起来的。 1963年,Lorenz提出第一个浑沌吸收子(胡蝶吸收子)以后,浑沌伪随机数产生器作为浑沌实际的一个首要研讨分支撑持着图象暗码学的成长。 而近十年来提出的基于浑沌体系的明文接洽关系图象暗码手艺才真恰是Shannon意思下“计较宁静”的暗码手艺。

当今,暗码手艺作为保障信息宁静的最为有用的体例被普遍利用于各个范畴,并且暗码手艺仍是区块链手艺的焦点。 暗码学正在加倍深切地与野生智能、信息迷信、数学、生物手艺、量子手艺、图象处置和计较机手艺等穿插学科彼此融会成长,以顺应延续的科技前进和时期成长请求。 同时,高档院校作为常识的承载、立异和传布主体,应实时开设暗码学相干的专业课和公共基

础课,前进暗码学的常识。 在这类背景下,笔者总结了十多年来在信息宁静标的目的的研讨功效,以深切浅出的表述体例,并基于Mathematica软件利用Wolfram说话\[1\],活泼抽象地报告了对称暗码学和图象加密手艺的精华。

本书在《浑沌数字图象加密》(清华大学出书社, 2016)\[2\]和《数字图象暗码算法详解》(清华大学出书社, 2019)\[3\]的根本上,持续深切研讨图象暗码手艺。 典范的图象暗码体系框图如图01所示。 按照Kerckhoffs准绳,图01所示图象暗码体系的加密/解密算法是公然的,图象信息宁静仅取决于密钥,而进犯者实行主动进犯(如经常利用的挑选/已知明文进犯或挑选/已知密文进犯等)的东西是等价密钥。

按图01所示内容,本书起首研讨基于浑沌体系的密钥扩大算法,第1章具体先容了由密钥借助于Hénon浑沌体系获得间接用于图象加密/解密的等价密钥的伪随机数产生器,为全书的图象加密体系筹办等价密钥。 接着,第2章和第3章别离先容数据加密规范(DES)和高档加密规范(AES)的完成算法及其在图象加密方面的利用,这局部内容在《数字图象暗码算法详解》中有具体论述,这里重点会商算法的Mathematica完成手艺,并将DES和AES算法作为全书图象加密算法的机能对照基准。 而后,第4章至第8章研讨图01所示的图象加密/解密算法,第4章会商了一种明文接洽关系的图象暗码手艺及其Mathematica完成手艺;第5章至第7章别离深切论述了根基同一图象暗码体系、基于神经收集(类感知器)的同一图象暗码体系和基于晋升小波变更的同一图象暗码体系,具体先容了这些范例同一图象暗码体系的任务道理及其Mathematica完成手艺;第8章界说了狭义同一图象暗码体系,并基于第4章的明文接洽关系图象暗码体系设想了一种狭义图象暗码体系,同时会商了其任务道理和Mathematica完成手艺。 最初,第9章综合阐发了全书先容的7种图象加密体系的宁静机能,从密文统计特征、体系敏理性和加密/解密速率等方面给出了对照评估成果。

在《浑沌数字图象加密》和《数字图象暗码算法详解》中均基于MATLAB软件完成暗码算法仿真,并且在《数字图象暗码算法详解》中还具体先容了基于Visual Studio集成开辟情况和C#说话完成图象暗码体系的体例,这是今朝比拟差别的图象暗码体系的加密/解密速率最好的体例。 而在本书中,仅利用了Mathematica软件完成仿真算法,这是由于Mathematica软件是今朝研讨公钥暗码学最好的软件,Mathematica软件给一切学者的感受是“无所事事”,并且是物理学家必备的迷信计较和尝试软件, 这一点从本书中的法式代码可见一斑。 读者能够经由进程本书的附录“Mathematica经常利用函数示例”疾速入门Wolfram说话。 为了公允地对照各类图象暗码算法的处置速率,第9章中展现的它们的加密/解密速率是基于C#说话的。

固然,本书和《浑沌数字图象加密》与《数字图象暗码算法详解》有着普遍的接洽关系,再次先容了《浑沌数字图象加密》第5.4节的优异算法,先容了《数字图象暗码算法详解》中第2、3、5和6章的算法,并均借助于Wolfram说话停止算法完成,熟习《浑沌数字图象加密》与《数字图象暗码算法详解》的内容对本书的进修和阅读将有很大的赞助。 可是,笔者尽其所能将本誊写成一本“零根本”临时成体系的科技书,既可作为本科生或研讨生的入门课本,又可作为公共信息宁静的入门读物,还可供信息宁静和区块链范畴的专家学者科研参考。 本书每章都附有少许习题,并在书后集合给出了一切习题的参考谜底,读者若能自力完成这些习题,就根基上把握了本书的内容。 除第9章的习题须要借助于Visual Studio利用C#说话完成外,其余各章的习题均基于Mathematica利用Wolfram说话完成。

必须夸大指出的是,本书内容附属于对称暗码学,而暗码学包含对称暗码学(私钥暗码学)、公钥暗码学和水印等,且此中最风趣的是公钥暗码学,是以,本书内容仅是暗码学的“冰山一角”。 本书第2~3章的DES和AES是针对文本加密提出来的,首要用于加密文本或小量数据,现实上,AES也合用于加密数字图象或大批数据;而第4~8章的暗码手艺是针对数字图象加密提出来的,首要用于加密数字图象或大批数据,但依然能够用于加密文本或小量数据。

本书由国度天然迷信基金(编号:61762043)、江西省天然迷信基金(编号:20192BAB207022)、江西省教导厅迷信手艺研讨重点名目(编号:GJJ190249)和江西省教导厅迷信手艺研讨名目(编号:GJJ160425)赞助出书,特此竭诚道谢。

感激江西财经大学陈爱国教员、唐颖军博士和丁雄博士等专家学者在科研与讲授方面赐与笔者的关怀与撑持。 感激笔者的三位导师洪时中传授、陈天麒传授和汪国平传授,他们对迷信的畏敬和寻求影响并鼓励着笔者不懈尽力;同时,感激笔者的爱人贾晓天教员在文献检索与清算等啰嗦任务上供给的赞助,为笔者节流了大批可贵时候。 感激西安电子科技大学出书社任务职员为本书出书所做的辛苦任务。

虽然笔者详尽地检校了书中的笔墨和代码,但受水安然平静才能所限,

书中不免还会呈现各类讹夺, 接待同业专家学者和读者伴侣攻讦斧正(Email: [email protected] edu. cn)。

免责申明:Mathematica 和Wolfram为Wolfram公司的注册牌号。本书内容仅用于教导,严禁用于任何贸易场所。

张 勇

江西财经大学枫林园

2020年6月

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