(k,n)异或视觉密码的一般性研究
Shamir的（k,n）门限秘密共享方案
秘密共享体制的发展和应用Shamir的(k,n)门限秘密共享方案——密码学概论课作业1310648 许子豪摘要：近年来，由于网络环境自身的问题，网络环境己存在严峻的安全隐患;为了避免由于网络中重要信息和秘密数据的丢失、毁灭以及被不法分子利用或恶意篡改，而无法恢复原始信息，研究者提出利用秘密共享机制对数据进行处理，从而达到保密通信中，不会因为数据的丢失、毁灭或篡改，而无法恢复原始信息的目的。
从而吸引了越来越多的科研人员对该研究内容的关注。
秘密共享体制己经成为现代密码学的一个重要的研究领域，同时，它也成为信息安全中的重要的研究内容。
关键字：信息安全；秘密共享；秘钥管理。
一、秘密共享体制研究背景及意义随着计算机和网络通信的广泛应用，人们的生活越来越依赖电子通信，使用电子方式来存储重要档案的做法也越来越普遍，随之而来产生的对各种不同档案如何管理也成了很大的问题。
秘密共享思想的最初动机是解决密钥管理的安全问题。
大多情况下，一个主密钥控制多个重要文件或多个其他密钥，一旦主密钥丢失、损坏或失窃，就可能造成多个重要文件或其他密钥不可用或被窃取。
为了解决这个问题，一种方法是创建该密钥的多个备份并将这些备份分发给不同的人或保存在不同的多个地方。
但是这种方法并不理想，原因在于创建的备份数目越多，密钥泄漏的可能就越大但如果同时创建的备份越少，密钥全部丢失的可能也就越大。
秘密共享可解决上述问题，它在不增加风险的同时提高密钥管理的可靠性。
在秘密共享方案中，将需共享的秘密分成若干秘密份额也称子密钥、碎片，并安全地分发给若干参与者掌管，同时规定哪些参与者合作可以恢复该秘密，哪些参与者合作不能得到关于该秘密的任何信息。
利用秘密共享方案保管密钥具有如下优点：（1）为密钥合理地创建了备份，克服了以往保存副本的数量越大，安全性泄露的危险越大，保存副本越小，则副本丢失的风险越大的缺点。
（2）有利于防止权力过分集中以导致被滥用的问题。
（3）攻击者必须获取足够多的子密钥才能恢复出所共享的密钥，保证了密钥的安全性和完整性。
AI解读未知的密码
AI解读未知的密码密码是人类活动中常见的安全措施之一，用来保护个人隐私和重要数据的安全。
然而，有时候我们会遇到一些难以破译的密码，这就需要借助先进的技术手段来解密。
人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）作为一种强大的计算工具，已经开始在密码解读领域发挥重要作用。
本文将介绍AI在解读未知密码方面的应用和挑战。
一、密码解码的重要性和挑战密码解码是犯罪侦查、信息安全和密码学领域的核心问题之一。
对于遗失密码或无法确定密码规则的情况，传统的尝试和推测方法往往无法满足需求，需要借助更加高效、准确的技术手段。
然而，解读未知密码的过程存在许多挑战。
首先，人类的智力和耐力受到限制，无法处理大量的数据组合和复杂的密码算法。
其次，密码可能具有隐藏的规律和特殊的编码方式，需要依靠先进的计算机算法和模型来寻找线索。
因此，将AI引入密码解读领域成为一种有效的方法。
二、AI在密码解读中的应用AI可以应用于密码解读的各个环节，从数据收集到分析破解，都能发挥独特的优势。
以下是AI在密码解读中的几个常见应用。
1. 数据收集与处理AI可以通过网络爬虫和数据挖掘技术，自动搜集和整理与密码相关的数据资源，包括历史密码、破译案例和密码学研究成果等。
这些丰富的数据资源为密码解读提供了宝贵的参考和学习素材。
2. 密码破解AI可以利用强大的计算能力和智能化的算法，对密文进行破解。
通过训练深度学习模型，AI能够识别和分析密码中的规律和特点。
例如，对于基于字典的密码猜测攻击，AI可以根据统计频率和常用模式进行智能推测，以提高破解成功率。
3. 密码生成与强化AI不仅可以解读密码，还可以生成更加安全的密码。
通过分析用户的个人信息及其相关联的密码规则，AI可以生成符合密码强度要求的随机密码。
此外，AI还可以评估并改善现有密码的安全性，提供个性化的强密码策略，降低密码泄露和破解的风险。
三、AI解读未知密码的挑战尽管AI在密码解读中有着广泛的应用前景，但也面临一些挑战。
精品课件-现代密码学(杨晓元)第1章
【例1-4】 确定型单带图灵机(DTM)。 它由有限状态控制器、读写头和一条磁带组成，这条磁带由 标记为…，－3，－2，－1，0，1，2，3，…的带方 格的双向无穷序列组成，如图1-3所示。
现实中的大多数问题，特别是优化问题，都能与判定问题建 立紧密联系。如巡回售货员问题，本来是一个优化问题，但它也 可以描述为判定问题的形式：给定城市集合C={C1,C2,…,Cn}，C 中每两个城市之间的距离为d(Ci,Cj)，界限B∈Z+，问是否存在一 条路线经过C中所有城市，且全长不超过B，即是否存在城市的一 种排列〈Cπ(1),Cπ(2),…,Cπ(n)〉， 使得
时间复杂性函数与问题的编码方案和决定着算法执行时间的 计算模型有关。不同的算法具有不同的时间复杂性，根据时间复 杂性可以将算法分为多项式时间算法(polynomial time algorithm) 和指数时间算法(exponential time algorithm)。
第1章 计算复杂性理论
我们用符号“O”来表示函数的数量级。对于函数f(x)，如
第1章 计算复杂性理论
解决某个问题的算法必须在某种计算模型下实现，一种最 基本的计算模型是图灵机(Turing Machine)。图灵机是Alan Turing在1936年提出的一种假想的计算模型，它是一个具有无 限读写能力的有限状态机，并且可以做无限步并行操作，是离 散自动机的最一般形式。在理论上，图灵机被公认为现代计算 机的原型，这台机器只保留一些最简单的指令，一个复杂的工 作可以分解为这几个最简单的指令来实现。图灵机可以读入一 系列的0和1，这些数字代表了解决某一问题所需要的步骤，按 这个步骤做下去，就可以解决某一特定的问题。图1-2给出了图 灵机的一般结构，其中的辅助存储器是一个具有无限容量的随 机存储器。
一种视觉上已首先加密的随机密码技术和模型
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｅ ｈｏｏ ｙ ｎ ｍｏｅ ｓｌｅ ｔｅ ｅ ｕｅ ｒ ｂ ｍ ｆ ｎｕ ｉ ｐ ｓｗｏｄ． Ｉ ｎ ｒ ｔ ｄ ｎ ｉｕ ｌ ｉｓ ｗｈｅ ｈ ｕｅ ｅｔ ｒ ｇ ａｓ ｒ ｓｒ ｃ ： ｔｃ ｎ ｌ ａ ｄ ｇ ｄ ｌ ｏｖ ｓ ｈ ｓ ｃｒ ｐｏ ｌ ｏ ｉｐ ｔ ｇ ａｓ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃｙｐｅ ｏ ｖｓａ ｆｒｔ ｅ ｉ ｔｅ ｓｒ ｎｅ ｉ ｐ ｓｗｏｄ ｌ ｎ
终没 有得 到保 护 。
柜 员机 录入 密 码时 ，可能 已有 人在 监 视 着我 们 的 一举 一
动 ；在 我 们 使用 网络银 行 时 ，潜 伏 在 电脑 中的 木 马病 毒 可能 正 虎视 眈 眈地 等 待 着 。这 些都 给 我们 的 生 活 和社 会 带 来无 尽 的 危 险。 本文 就 是 为 了解 决 用 户录 入 密码 时 甚 至录入 前的 安全 问题 。
我 们 看 看 明文 被 窃 的过 程 ，从 而结 合 下 面将 谈 到 的 人 眼特 性 来推 导 解 决 方法 。第一 种 情 况 ：密 码 已经 输 入 计算 机 ，但 是 计 算 机 系统 中有病 毒 、木 马等 ，被 其 键盘
2021年西安科技大学人工智能题库8含答案
工智能试卷8一、选取题(每题1分，共15分)1、人工智能是一门A)数学和生理学B)心理学和生理学C)语言学D)综合性交叉学科和边沿学科2、语义网络表达知识时，有向弧AKO 链、ISA 链是用来表达节点知识（）。
A) 无悖性B) 可扩充性C) 继承性3、(A->B)∧A => B是A)附加律B)拒收律C)假言推理D)US4、命题是可以判断真假A)祈使句B)疑问句C)感叹句D)陈述句5、仅个体变元被量化谓词称为A)一阶谓词B)原子公式C)二阶谓词D)全称量词6、MGU是A) 最普通合一B)最普通替代C) 最普通谓词D)基替代最普通合一7、下列不在人工智能系统知识包括4个要素中A) 事实B) 规则C) 控制D) 关系8、当前归结式是（）时，则定理得证。
A) 永真式 B 包孕式（subsumed）C) 空子句9、或图普通称为A）框架网络B)语义图C)博亦图D)状态图10、不属于人工智能学派是A)符号主义B) 机会主义C)行为主义D)连接主义。
11、所谓不拟定性推理就是从( )初始证据出发，通过运用( )知识，最后推出具备一定限度不拟定性但却是合理或者近乎合理结论思维过程。
A)不拟定性，不拟定性B)拟定性，拟定性C)拟定性，不拟定性D) 不拟定性拟定性12.要想让机器具备智能，必要让机器具备知识。
因而，在人工智能中有一种研究领域，重要研究计算机如何自动获取知识和技能，实现自我完善，这门研究分支学科叫（）。
A)专家系统B)机器学习C)神经网络D)模式辨认13、下列哪某些不是专家系统构成某些（）A.）顾客B）综合数据库C）推理机D）知识库14、产生式系统推理不涉及（）A）正向推理B）逆向推理C）双向推理D）简朴推理15、C(B|A) 表达在规则A->B中，证据A为真作用下结论B为真A)可信度B)信度C)信任增长度D)概率二、填空题(每空1.5分，共30分)1、不拟定性类型按性质分：，，，。
2、在删除方略归结过程中删除如下子句：具有子句;含有子句;子句集中被别子句子句。
基于通用存取结构的异或区域递增式视觉密码方案
1) 2)
(College of Cipher Engineering, Information Engineering University, Zhengzhou 450001) (Science and Technology on Information Assurance Laboratory, Beijing 100072)
收稿日期 : 2014-06-15; 修回日期 : 2014-07-21. 基金项目 : 国家自然科学基金 (61070086); 信息保障技术重点实验室开放基金 (KJ-13-107). 胡 浩 (1989 — ), 男 , 博士研究生 , 主要研究方向为视觉密码、 信息安全 ; 郁 滨 (1964 — ), 男 , 博士 , 教授 , 博士生导师 , 刚 (1986 — ), 男 , 博士研 主要研究方向为视觉密码、网络安全 ; 马 究生 , 主要研究方向为视觉密码 . 婧 (1982 — ), 女 , 硕士 , 工程师 , 主要研究方向为信息安全 ; 沈
1) 2)
(信息工程大学密码工程学院 郑州 450001) (信息保障技术重点实验室 北京 100072) (wjjhh_908@)
摘
要 : 为了优化区域递增式视觉密码的性能参数 , 提出一种基于异或运算的区域构造单秘密分享视觉密码的加密矩阵 , 最后设计秘密图像的分享与恢复流程 , 并给出一 种实现方案 . 实验结果表明 , 该方案适用于通用存取结构 , 能提供更加丰富的应用场景 , 且像素不扩展 , 可有效地减 少共享份的存储和传输开销 ; 同时 , 恢复图像不存在颜色反转失真 , 白像素可以实现完全恢复 , 提高了相对差 , 能够 显著地改善秘密图像的视觉效果 .
基于XOR运算的多秘密视觉密码
ＶＳ Ｃ 。在实 际应用 中， Ｏ Ｘ Ｒ运算在解密时需要借助于计算机或 光学设备 。考虑到基于 Ｘ Ｒ方案 的解 密复杂度与基于 Ｏ Ｏ Ｒ的
相 同， 因此 Ｘ Ｒ运算可 以很好地平衡解密运算和方 案的参数 。 Ｏ 上述基于 Ｘ Ｒ的方案只分享 一幅秘 密 图像 ， Ｏ 其方 法不能
直接应用于多秘密视觉密码 方案 。Ｃｍ ｔ ｉａ ｏ等人 将共 享份按 照授权子集的个数划分区域 ， 实现 了通用存取结构下的完全恢
复， 同样 适 用 于 多 秘 密 视 觉 密 码 。在 Ｃｍ ｔ 方 案 中 ， 个 授 ｉａ ｏ的 一
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ —６ ５ ２ １ ．２ ０ ５ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ １３ ９ ：０ １ ０ ． ８ ｓ
，
ＸＯＲ— ａ ｅ ｌｉｓ ｃ ｅ ｉｕ ｌｃｙ ｔｇ ａ ｈ ｃ ｅ ｂ ｓ ｄ ｍｕ ｔ—ｅ ｒ ｔｖｓ ａ ｒｐ ｏ ｒ ｐ ｙ ｓ ｈ ｍｅ
ｏ ｅａ ｉｎ ｏ ｈ ｈ ｒ ｓ ｎ ｏ ｌ ｒ ｖ ｎ ｔ ｃ ｅ ｓｆ ｍ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｕ ｔ ｆｑ ａ ｉ ｅ ｅ ｓｂ ｈ ｉ ｓｏ ｅ ｏ ｅ ｍａ ｅ ｐ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ，ａ ｄ ｃ ｕｄ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｋ ｒ ｏ ｄ ｄ ｃ ｎ ｏ ｎ ｕ ｆ ｄ ｓ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓｚ ｆｒｃ ｖ ｒ ｉ ｇ ｓ ｏ ａａ ｒ ｈ ｏ ｌｉ ｅ ｙ
的像素扩 展度 为 １且 相 对 差 为 １ 远 远 ＜ ｉ ａ ｃ ｐｏｒｐｙ 是一 种新 型的 图像分 存技 ｖ ｕｌ ｒ ｔ ａｈ ） ｓ ｙ ｇ
术 ， Ｎ ｏ 等 人 … 在 １９ 由 ａｒ ９４年 的 欧 洲 密 码 学 年 会 上 提 出 。 （ ， ｋ
付正欣 ， 郁
现代密码学课后题整理
现代密码学课后题整理目录chap 1 (3)信息安全中常用的攻击分别指什么？分别使用什么密码技术能抵御这些攻击？ (3)简述密码学和信息安全的关系。
(3)简述密码发展史。
(3)公钥密码体制与对称密码体制相比有哪些优点和不足？ (3)简述密码体制的原则。
(4)简述保密系统的攻击方法。
(4)chap 2 (4)多表代换密码体制的分析方法 (4)Kasiski测试法 (4)重合指数法 (5)chap 3 (5)欧拉定理 (5)费马定理 (5)Blum整数 (5)chap 4 (5)分组密码的设计应满足的要求是什么？ (5)简述分组密码设计的准则。
(6)简述DES算法中S盒的特点。
(6)DES算法具有互补性，而这个特性会使DES在选择明文攻击下所需的工作量减半。
简要说明原因。
(6)为什么二重DES并不像人们想象的那样可提高密钥长度到112bit，而相当57bit？请简要说明原因。
(6)简述利用差分分析攻击DES算法的基本过程。
(7)简述线性攻击的基本原理。
(7)简述AES算法的正变换矩阵比逆变换矩阵简单的原因。
(7)简述AES的子密钥生成过程。
(7)简述DES与AES的相同之处和不同之处。
(7)简述设计分组密码的工作模式应遵循的基本原则。
(8)chap 5 (8)简述序列密码算法和分组密码算法的不同 (8)密钥序列生成器是序列密码算法的核心，请说出至少5点关于密钥序列生成器的基本要求 (8)chap 6 (9)MD5在MD4基础上做了哪些改进，其改进目的是什么？ (9)简述利用生日攻击方法攻击Hash函数的过程 (9)chap 7 (9)与RSA密码体制和ElGamal体制相比，简述ECC密码体制的特点。
(9)Chapter 8 (9)1简述数字签名的特点。
(9)2为什么对称密码体制不能实现消息的不可否认性？ (10)4 计算不考 (10)5 ElGamal、Schnorr、DSA这3种签名方案的联系与区别。
人工智能基础(试卷编号241)
人工智能基础(试卷编号241)1.[单选题]留一法是下列哪个函数？A)RepeatedKFoldB)KFoldC)LeaveOneOut答案:C解析:错题，答案为D2.[单选题]在回归模型中，下列哪一项在权衡欠拟合（under-fitting）和过拟合（over-fitting）中影响最大？A)多项式阶数B)更新权重 w 时，使用的是矩阵求逆还是梯度下降C)使用常数项答案:A解析:3.[单选题]下面关于专家系统与传统程序的比较，正确的是（ ）A)从编程思想上来说，传统程序由数据结构和算法组成，专家系统则是由知识和推理组成的。
B)传统程序中关于问题求解的知识隐含于程序中，而专家系统中知识单独组成知识库，与推理机分离。
C)从处理对象来说，传统程序通过数值计算和数据处理来进行计算，专家系统主要通过符号处理信息。
D)传统程序具有解释功能。
专家系统不具有解释功能。
答案:B解析:组成的。
与推理机分离。
符号处理信息。
4.[单选题]（）是Spark的核心数据结构。
A)弹性分布式数据集B)列表C)元组D)字典答案:A解析:弹性分布式数据集（RDD）是Spark的核心数据结构。
5.[单选题]公安执法时，对嫌疑犯进行识别，采用什么技术？A)大数据B)人脸对比C)图像审核6.[单选题]“检查全部产品合格，则该厂产品合格”。
属于下列哪种推理（ ）。
A)演绎推理B)归纳推理C)默认推理D)不确定推理答案:B解析:7.[单选题]以下不是数据降维方法的是（）A)PCAB)LDAC)LPPD)AHP答案:D解析:8.[单选题]在方差分析中，()反映的是样本数据与其组平均值的差异。
A)总偏差B)组间误差C)抽样误差D)组内误差答案:D解析:组内误差是来自样本内部数据之间的随机误差，它反映了样本数据自身的差异程 度；组间误差由因子的不同处理造成的处理误差和抽样的随机误差组成，反映了不同样本之 间数据的差异程度。
9.[单选题]人工智能是一门( ）A)数学和生理学B)心理学和生理学C)语言学D)综合性的交叉学科和边缘学科答案:D解析:10.[单选题]无轨导航规划的主要研究内容不包括( )。
人工智能模拟考试题+参考答案
人工智能模拟考试题+参考答案一、单选题（共103题，每题1分，共103分）1.神经网络研究属于下列哪个学派?A、符号主义B、连接主义C、行为主义D、以上都不是正确答案：B2.下列不是知识表示法的是（）A、计算机表示法B、状态空间表示法C、“与/或”图表示法D、产生式规则表示法正确答案：A3.或图通常称为（）。
A、状态图B、博亦图C、框架网络D、语义图正确答案：A4.下列选项中，不属于生物特征识别技术的是（）A、声纹识别B、文本识别C、步态识别D、虹膜识别正确答案：B5.（）是利用计算机将一种自然语言（源语言）转换为另一种自然语言（目标语言）的过程。
A、文本分类B、问答系统C、文本识别D、机器翻译正确答案：D6.根据numpy数组中ndim属性的含义确定程序的输出（）。
array=np.array（[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9],[10,11,12]]）;print（array.ndim）A、$4B、（3,4）C、（4,3）D、2正确答案：D7.下面哪项操作能实现跟神经网络中Dropout的类似效果？A、BoostingB、BaggingC、StackingD、Mapping正确答案：B8.我们想在大数据集上训练决策树, 为了减少训练时间, 我们可以A、增大学习率(Learnin Rate)B、增加树的深度C、对决策树模型进行预剪枝D、减少树的数量正确答案：C9.深度学习中神经网络类型很多，以下神经网络信息是单向传播的是:A、LSTMB、GRUC、循环神经网络D、卷积神经网络正确答案：D10.在处理序列数据时，较容易出现梯度消失现象的模型是（）A、CNNC、GRUD、LSTM正确答案：B11.人工智能发展历程大致分为三个阶段。
符号主义（Symbolism）是在人工智能发展历程的哪个阶段发展起来的？A、20世纪70年代-90年代B、20世纪50年代-80年代C、20世纪60年代-90年代正确答案：B12.在人脸检测算法中，不属于该算法难点的是（）A、需要检测不同性别的人脸B、人脸角度变化大C、需要检测分辨率很小的人脸D、出现人脸遮挡正确答案：A13.深度学习神经网络的隐藏层数对网络的性能有一定的影响，以下关于其影响说法正确的是:A、隐藏层数适当增加，神经网络的分辨能力越弱B、隐藏层数适当减少，神经网络的分辨能力不变C、隐藏层数适当减少，神经网络的分辨能力越强D、隐藏层数适当增加，神经网络的分辨能力越强正确答案：D14.Inception模块采用（）的设计形式，每个支路使用（）大小的卷积核。
视觉密码防欺骗研究
信息安全理论与技术视觉密码防欺骗研究学院：信息科学与工程学院专业：地图学与地理信息系统学号：21110211019姓名：王瑾一、概述视觉密码是一种依靠人类视觉系统直接解密的秘密共享技术，其安全强度相当于“一次一密”，它跟普通秘密共享方案一样，存在欺骗问题。
虽然大多数视觉密码方案是假设参与者诚实可信，恢复秘密时不会进行欺骗，但实际上参与者并非都诚实可信，可能会出示伪造分享份来欺骗其他参与者，此外非法参与者也可能会冒充合法参与者进行欺骗等，以破坏或骗取秘密信息。
视觉密码的欺骗问题大致可以分为三大类：一是内部欺骗；二是外部欺骗；三是共谋欺骗。
因此，研究和设计防欺骗的视觉密码方案，具有重要的理论意义和广泛的应用价值，而如何防止视觉密码中的欺骗问题，则是一个永恒的话题。
二、防欺骗研究视觉密码方案的安全性问题一直是国内外的研究热点。
文献[37一40]指出视觉密码方案存在欺骗行为，MoniNaor和BelmyPinkas就提出视觉消息认证和视觉身份认证的概念;同年，Stefan Droste构造了视觉消息认证方案。
2007年，Chih一MingHu和Wen-Guey Tzeng提出视觉密码方案中存在欺骗行为，分析了视觉密码方案的安全性，并构造了拥有私有验证图像的防欺骗视觉密码方案。
但是，此方案是通过增加两个子像素达到分享私有验证图像的目的。
有关文献提出了一系列的可防欺骗视觉密码方案，郁滨等人提出基于累积矩阵的可防欺骗视觉密码方案，该方案将不同门限视觉密码方案的基础矩阵连接起来，构成可防欺骗视觉密码方案的基础矩阵，使得任意大于等于两份的分享份均可恢复出公有的验证图像，达到门限值的分享份叠合可恢复出秘密图像，该方案的缺点在于像素扩展度大和不能应用于(2，n)门限的视觉密码方案，且验证方式是通过公有验证图像达到的。
总之，防欺骗视觉密码的研究已经取得了很多的成果，但还未形成完整的理论体系，将视觉密码应用于实践中还需要进一步的努力。
基于异或解密的(k,n)视觉密码方案
是对分享份进行逻辑或运算, 白像素无法完全恢复, 解密效果不理想. 利用异或运算的自反性
改进加密方式, 并使用与数字图像相同的颜色表示方式, 提出一种基于异或解密的(k, n)随机
网格视觉密码方案. 该方案有两种解密方式: 当没有计算设备时, 使用传统的叠加解密, 解密
过程简单; 当有计算设备时, 使用异或解密, 需少量计算, 但具有更好的视觉质量, 并且当所有
26(1): 21-32. Citation format: GUO S G, LYU D H, DAI Y J, et al. (k, n) visual cryptography scheme based on XOR
decryption [J]. Journal of Shanghai University (Natural Science Edition), 2020, 26(1): 21-32.
基于异或解密的 (k, n) 视觉密码方案
郭松鸽1, 吕东辉1, 戴玉静1, 任艳丽1,2,3
(1. 上海大学 通信与信息工程学院, 上海 200444; 2. 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444; 3. 上海交通大学 可扩展计算与系统重点实验室, 上海 200240)
摘要: 传统的视觉密码方案是通过直接叠加分享份来恢复秘密图像的, 这种解密方式实质上
GUO Songge1, LYU Donghui1, DAI Yujing1, REN Yanli1,2,3
(1. School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China;
收稿日期: 2018-01-16 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(U1736120, 61572309); 上海交通大学可扩展计算与系统重点实验室开放课
离散数学在密码学中的应用例题和知识点总结
离散数学在密码学中的应用例题和知识点总结在当今数字化的时代，信息安全变得至关重要。
密码学作为保护信息安全的重要手段，其背后蕴含着丰富的离散数学知识。
离散数学为密码学提供了坚实的理论基础，使得我们能够设计出更加安全可靠的加密算法。
接下来，让我们通过一些具体的例题来深入了解离散数学在密码学中的应用，并对相关知识点进行总结。
一、集合论在密码学中的应用集合是离散数学中的基本概念之一。
在密码学中，集合可以用来表示密钥空间。
例如，我们假设有一个简单的加密系统，其密钥是从集合{1, 2, 3, 4, 5}中选取的。
例题：已知加密算法使用的密钥是集合{1, 2, 3, 4, 5}中的元素，且明文为“HELLO”，使用密钥 3 进行加密。
加密规则是将明文中的每个字母在字母表中向后移动 3 位。
解：“H”向后移动 3 位变成“K”，“E”变成“H”，“L”变成“O”，“L”变成“O”，“O”变成“R”。
所以加密后的密文为“KHORO”。
知识点总结：集合论在密码学中的应用主要体现在定义密钥空间和可能的取值范围。
通过对集合的操作和分析，可以更好地理解和设计加密系统的密钥管理机制。
二、关系在密码学中的应用关系也是离散数学中的重要概念。
在密码学中，关系可以用于描述加密和解密过程中明文和密文之间的对应关系。
例题：设有一个加密关系 R，定义为 R ＝｛（m, c) ｜ m 是明文，c 是密文，c ＝ m ＋ 5 （mod 26) ｝，明文为“WORLD”，求密文。
解：“W”对应的数字是 22，加密后为（22 ＋ 5) mod 26 ＝ 1，对应字母为“B”。
同理，“O”变成“T”，“R”变成“W”，“L”变成“P”，“D”变成“I”。
密文为“BTWPI”。
知识点总结：关系在密码学中用于建立明文和密文之间的映射，通过定义明确的关系规则，可以实现加密和解密的操作。
对关系的性质和运算的理解有助于设计更复杂和安全的加密算法。
三、代数系统在密码学中的应用代数系统在密码学中有着广泛的应用，特别是在公钥密码体制中。
基于随机栅格可视密码与QR_码的双重保护方案
字节 的 数 字 数 据、 ４２９６ 个 字 节 的 字 母 数 据、
２９５３ 个字节的 ８ 位字节数据及 １８１７ 个字节的
中国汉字数据等，因此，ＱＲ 码可储存的信息量
是非常大的。
在构成上，ＱＲ 码是由无数的黑白像素块组
成，根据其结构可分为功能图形与编码区域两部
分，基本结构图如图 ２ 所示。 功能图形包括空白
信息量也越来越多
［３，４］
，导致其应用场景也在逐
渐增多，快速响应（ ｑｕｉｃｋ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ＱＲ） 二维码便
Ｆｕ ［１７］ 等人对两级信息保护的方案算法继续优
式进行解码，分别适用于相对差 １ ／ ４ 的非计算、
相对差 １ ／ ２ 的轻量级计算和相对差 １ ／ ２ 的普通
计算环境。 随后，Ｚ Ｆｕ ［１８］ 等人在两级方案上进
是其中一个。 ＱＲ 码是由日本 Ｄｅｎｓｏ⁃Ｗａｖｅ 公司
文针对地图等复杂图像提出一种可视密码与
速度快、存储信息容量大、占用空间小等优点而
存储量大的优点对地图等复杂图像进行编码保
在 １９９４ 年发明的一种矩阵式二维码，因其识读
ＱＲ 码结合的双重保护方案。 利用 ＱＲ 码的信息
被广泛应用 ［１０］ 。 但二维码也存在着一个致命缺
一步优化，提出一种基于可视密码的分布式三级
ＱＲ 码方案，将 ＱＲ 码分为视觉级、公共级与隐私
级 ＱＲ 码，从而实现更多信息的分级编码。 除改
进信息存储方面外，可视密码与 ＱＲ 码结合应用
在 其 他 方 面 也 越 来 越 多， 如 应 用 在 数 字 水
印 ［１９］ 等。
所以，依据可视密码与 ＱＲ 的相关研究，本
第 ３１ 卷 第 ３ 期
Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．３
基于异或的完全恢复门限视觉密码方案
基于异或的完全恢复门限视觉密码方案
石林;郁滨;王益伟
【期刊名称】《信息工程大学学报》
【年(卷),期】2012(013)003
【摘要】针对完全恢复视觉密码方案存在的参与者需保存多个共享份问题,文章给出了分享编组函数概念,设计了共享份合并与提取算法,在此基础上,构造了一种(k,n)方案,该方案在实现秘密图像完全恢复的同时,每个参与者只需保存一个共享份.实验结果表明,方案提高了恢复效率,大大减小了共享份管理难度.
【总页数】5页(P260-264)
【作者】石林;郁滨;王益伟
【作者单位】信息工程大学电子技术学院,河南郑州450004;信息工程大学电子技术学院,河南郑州450004;信息工程大学电子技术学院,河南郑州450004
【正文语种】中文
【中图分类】TN918.1
【相关文献】
1.基于随机栅格的异或区域递增式视觉密码方案 [J], 胡浩;沈刚;郁滨;马浩俊夫
2.一种可完全恢复的门限多秘密视觉密码方案 [J], 付正欣;沈刚;李斌;郁滨
3.基于异或解密的标记视觉密码方案 [J], 徐梦琦;吕东辉;任艳丽
4.基于异或解密的(k,n)视觉密码方案 [J], 郭松鸽; 吕东辉; 戴玉静; 任艳丽
5.基于异或的外形比例不失真(k,n)视觉密码方案 [J], 董晨;张皓宇;季姝廷;李磊
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异或视觉密码的理想存取结构研究
异或视觉密码的理想存取结构研究付正欣;沈刚;孔志印;郁滨【摘要】该文给出异或视觉密码的理想存取结构的定义，分析了其特征，研究了理想存取结构的共享份构造方法。
在此基础上，提出将通用存取结构划分为若干个理想存取结构的算法，设计了通用存取结构的秘密分享与恢复流程。
与现有的方案相比，该方案实现了秘密图像的完全恢复，且明显地减小了共享份的规模。
%The definition of ideal access structure of XOR-based visual cryptography is given in this paper. The characteristics of ideal access structure are analyzed, and the construction algorithm of shares under ideal access structure is designed. Based on the above results, a new algorithm is proposed for dividing the general access structure into some ideal access structures, and the secret sharing and recovering algorithms are presented. Compared with the previous schemes, the proposed scheme realizes the perfect recovery of secret image, and the sizes of shares can be decreased efficiently.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P1642-1647)【关键词】视觉密码;异或运算;理想存取结构;通用存取结构;完全恢复【作者】付正欣;沈刚;孔志印;郁滨【作者单位】解放军信息工程大学郑州 450004;解放军信息工程大学郑州450004;信息保障技术重点实验室北京 100072;解放军信息工程大学郑州450004【正文语种】中文【中图分类】TP309.7视觉密码[1]结合了秘密共享与数字图像处理技术，使用户仅利用视觉系统即可完成秘密图像的恢复，引起了学者的广泛关注。
1_密码学基础
密码学基础
简单替代密码（最古老）
明文: fourscoreandsevenyearsago 密钥: 3
明文 密文
ab c d e f g h i j k l mn o p q r s t u vwx y z DE F GH I J K L MNO P QR S T U VWX Y Z A B C
明文: sponge-bob-square-pants
32
密码学基础
稍微复杂的替代
移位n, n {0,1,2,…,25} 密钥是 n 例如: 密钥 = 7
明文 密文
ab c d e f g h i j k l mn o p q r s t u v w x y z H I J K LMNOPQR S TU VWX Y Z ABCD E F G
第23页
密码学的发展史可以归结为三个阶段
第一阶段：1949年之前，密码学还不是科学,而是艺术。 特点：◆出现了一些密码算法和加密设备；◆密码算 法的基本手段出现，针对的是字符；◆简单的密码分 析手段出现；◆这个阶段的主要特点是数据的安全基 于算法的保密
第二阶段：1949～1975年，密码学成为科学—— DES(数据加密标准)。数据的安全基于密钥的保密而不 是算法的保密。
明文 密文
ab c d e f g h i j k l mn o p q r s t u vwx y J I C A X S E Y V D KWBQ T Z R H F MP N U L G
那么可能的密钥共有 26! > 288 种可能 使用每秒尝试240个密钥的超级计算机需要89亿年
35
密码学基础
第9页Βιβλιοθήκη 2.3.1 形形色色的密码技术
传说中的“藏头诗”
密码学 语言学
密码学语言学密码学和语言学是两个截然不同的学科领域，涉及的内容和研究方向也各自独立。
以下是对这两个学科领域的简要介绍：密码学（Cryptography）：密码学是研究如何保护信息安全和隐私的科学和艺术。
它涉及到开发和分析各种安全算法，以确保信息在传输和存储过程中不受未经授权的访问和修改。
密码学的主要目标包括：1.保密性（Confidentiality）：确保只有授权用户能够阅读或访问信息。
2.完整性（Integrity）：确保信息在传输和存储过程中没有被篡改或损坏。
3.身份认证（Authentication）：确认通信双方的身份，以防止冒充和伪造。
4.不可否认性（Non-repudiation）：防止通信双方否认曾经进行过某种行为。
密码学的方法包括对称密钥加密、非对称密钥加密、哈希函数、数字签名等技术。
语言学（Linguistics）：语言学是研究语言的科学领域，涉及到语言的结构、历史、变化、社会影响等方面。
语言学的主要分支包括：1.语音学（Phonetics）：研究语音的产生、传播和接收。
2.语法学（Syntax）：研究语言的结构、句法规则和语法现象。
3.语义学（Semantics）：研究词汇和句子的意义。
4.语用学（Pragmatics）：研究语言在实际交际中的使用和解释。
5.历史语言学（Historical Linguistics）：研究语言的历史演变和变化。
6.社会语言学（Sociolinguistics）：研究语言和社会之间的关系。
语言学研究的内容包括多个层面，从个体的语音、语法规则，到整个语言体系的历史演变和社会文化的影响。
虽然密码学和语言学在学科范畴上没有直接关联，但在一些特殊的情境下，例如密码破解中可能涉及对语言学的一些知识的运用，两者之间也可能有一定的交叉点。
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实验结果表明 ，该文方案可以有 效地减小像素扩展度 ，且能够实现秘密图像 的完全恢复 。
关 键 词 ： 异 或 视 觉 密码 ； （ ， ｎ ） 门 限结 构 ；像 素 扩 展 度 最优 的 必要 条 件 ；完 全 恢 复
中图分类号：Ｔ Ｐ ３ ０ ９ ． ７ Ｄ０Ｉ ：１ ０ ． ３ ７ ２ ４ ／ Ｓ Ｐ ． Ｊ ． １ １ ４ ６ ． ２ ０ １ ２ ． ０ １ ７ １ ９
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＸＯＲ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ（ ＸＶＣ ） ； （ ） ｎ ） ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ； Ｎｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ
ｐｉ ｘ ｅ ｌ ｅ ｘｐａ ｎｓ ｉ ｏｎ；Ｐｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅｒ ｙ
１ 引言
视觉密码【 Ｉ （ ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ） 是 秘 密 共
向的平行 或正 交来决 定 ，实现 了 ＸＯＲ 运算 的效 果 ， 但只 适应 于（ ２ ， ２ ） 方 案 。这 种基于 偏振 光 的方 案 与基 于透 明胶 片 的视 觉密码 相 比，大大 改善 了恢 复 图像 的质 量 ，能够 完 全恢 复秘 密 图像 。虽然 秘密 恢 复所 需 的光 学设备 不 利于推 广 实现 ，但 由于 其在 秘密 恢 复 时 的代数 结构 发 生 了变 化 ，使视 觉密 码突 破 以透 明胶 片 为载体 的 限制 成 为可能 。 此后 ，Ｈｕ等人 ｜ ｌ ４ ］ 将 取反 操作 引入 方案设 计 ，提 出 了衡 量视 觉密 码计 算复 杂性 的 因素 ：叠加 和 反转 的次数 ，设 计 了一种 只需 要两 次运 算 即可 完全恢 复 的反转 视觉 密码 ，但 图像 按 区域恢 复 ， 出现 了位 黄
Ｔｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｏｒ ｆ （ ｎ ） 一 Ｘ ＶＣＳ ｗ ｉ ｔ ｈ ２ ＜ｋ ｎ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ｓ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ（ ｘ ｖ ｃ ｓ ） ． Ａ ｎ ｅ ｗ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ（ ｋ ， ｎ ） 一 Ｘ Ｖ Ｃ Ｓ ｂ ｙ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｍ ａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｓ ．
文献标识码 ： Ａ
文章编号：１ ０ ０ ９ — ５ ８ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ １ １ ０ — ２ ２ ９ ４ — ０ ７
Ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ （ ｋ ， ｎ ） Ｘ Ｏ Ｒ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ
Ｓ ｈ ｅ ｎ Ｇａ ｎ ｇ Ｆ ｕ Ｚｈ ｅ ｎ ｇ — ｘ ｉ ｎ Ｙｕ Ｂｉ ｎ
（ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｐ ｉ ｘ ｅ ｌ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ（ ｋ ， ｎ ）Ｘ ＯＲ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ
（ ｋ ， ｎ ） 异或视觉密码的一般性研究
沈 刚 付 正欣
郑州
郁
滨
ｆ 信 息工程 大学 摘
４ ５ ０ ０ ０ ４ １
要：通过研究（ ， ｎ ） 异或视觉密码像素扩展度最优 的必要条件 ，该文提 出一种 由基矩阵生成 ＿ ， １ ） 异或视觉密码
的方 法 ，并 从 理 论 上证 明 了 该方 法 适 合 ２ ＜七 ｎ的 （ ，ｎ ） 异 或 视 觉 密 码 ，在 此 基 础 上 构造 了秘 密 分 享 和 恢 复 算 法 。
第３ ５卷 第 ｌ ０期
２ ０ １ ３ 年１ ０月
电
子
与
信
息
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ５ ＮＯ ． １ Ｏ ０ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ ｓ＆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｘ ｅ ｌ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ． Ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｅ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ．