现代图像加密技术发展概况概要67页PPT
图像加密技术综述
图像加密技术综述【摘要】随着我国inter网技术的发展，人们逐渐对网络产生了极大的依赖感，但是与此同时，人们对于网络安全的关注也日渐加强，本文主要阐述有关的网络加密技术，来为读者提供一个良好的借鉴平台。
【关键词】网络安全，图像加密技术前言现在全球正在步入一个网络信息时代，掌握信息能够有效地在各个领域占据先机，所以网络的出现为信息的传播提供了一个快捷迅速的渠道。
网络安全问题逐渐成为了人们首先关注的话题，下面我们来讨论有关图像加密技术。
研究背景1.随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，数字化信息可以以不同的形式在网络上方便、快捷地传输。
多媒体通信逐渐成为人们之间信息交流的重要手段。
人们通过网络交流各种信息，进行网上贸易等。
因此，信息的安全与保密显得越来越重要。
信息的安全与保密不仅与国家的政治、军事和外交等有重大的关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。
随着信息化社会的到来，数字信息与网络已成为人们生活中的重要组成部分，他们给我们带来方便的同时，也给我们带来了隐患：敏感信息可能轻易地被窃取、篡改、非法复制和传播等。
因此信息安全已成为人们关心的焦点，也是当今的研究热点和难点。
多媒体数据，尤其是图像，比传统的文字蕴涵更大的信息量，因而成为人类社会在信息利用方面的重要手段。
因此针对多媒体信息安全保护技术的研究也显得尤为重要，多媒体信息安全是集数学、密码学、信息论、概率论、计算复杂度理论和计算机网络以及其它计算机应用技术于一体的多学科交叉的研究课题。
2.研究方法多媒体信息安全技术的研究主要有两种方法：多媒体信息加密和多媒体信息隐藏技术。
多媒体信息加密技术：我们可以把多媒体数据作为文本数据流一样看待，使用传统的加密算法进行加密。
传统的加密方法如DES、3-DES或RSA等也能满足多媒体应用中的要求。
然而，新型的多媒体应用就需要新的数据加密技术。
近年来，在这方面的研究取得了一些成果，主要针对视频数据和图像数据。
现代加密技术
每一轮的处理过程
Li-1
Li
Ri-1
Ri
Li-1 g(Ri-1 , Ki)
分组长度 密钥长度 循环次数 子密钥算法 轮函数g
DES密码的安全性、实现速度取决于下列参数：
安全性 加解密速度
DES加密流程 64位明文初始置换 进行16轮置换与替代； 进行初始置换的逆置换 得到64位密文
传统密码学：用算法安全性来保证加密的安全性 现代密码学：用密钥安全性来保证加密的安全性 算法可以公开，可以被分析，可以大量生产使用算法的产品。破译者只知道算法而不知道密钥，则不能得到明文。(保险柜) 在现代密码学中加密和解密都依赖于密钥，密钥的所有可能值叫密钥空间。
算法是一些公式、法则或程序，规定了明文与密文之间的变换方法。 密钥可以看作是算法中的参数，即指示和控制明文与密文间变换的参数，也是唯一能控制明文与密文之间变换的关键，它由使用密码体制的用户随机选取。
Data
3A78
明 文
密 文
加密过程
解密过程
加密算法及密钥
解密算法及密钥
注意区分
加解密过程就是一组含有参数k的变换。设已知信息M，通过变换E（ Encryption ）得到密文C。即EK（M）=C，这个过程称之为加密，参数k称为加密密钥。解密算法D（ Decryption ）是加密算法E的逆运算，解密算法也是含参数k的变换。 DK（EK（M））=M.
第二章 现代加密技术
密码学（Cryptography） 是研究信息系统安全保密的科学，把有意义的信息编码为伪随机性的乱码，以实现信息保护的目的。 密码编码学，是研究密码体制的设计，对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问。 密码分析学，是研究如何破解被加密信息的学问。
2.1 加密技术概述
常用安全技术之加密技术PPT课件
29
可编辑
安全认证技术
3、数字水印 （1）概念
被其保护的信息可以是任何一种数字媒体，如软 件、图像、音频、视频或一般性的电子文档等。
在产生版权纠纷时，可通过相应的算法提取出该 数字水印，从而验证版权的归属，确保媒体著作权人 的合法利益，避免非法盗版的威胁。
30
可编辑
安全认证技术
3、数字水印 (2) 数字水印的应用 信息隐藏及数字水印技术在版权保护、真伪鉴别、 隐藏通信、标志隐含等方面具有重要的应用价值，有 着巨大的商业前景。
1：设 p=7，q=17，n=7 × 17=119，m=(7-1)(171)=96
2：随机找个e=5（公钥=5） 3：计算d，( d × 5) mod 96=1，d=77（私钥=77）
明文：T=19 密文：C=195 mod 119 = 66
电子商务教研室 11
（二）加密技术
❖ 一个密码体制由明文、密文、密钥与加密运算这 四个基本要素构成。图7-1显示了一个明文加密 解密的过程。
安全电子商务使用的文件传输系统大都带有数字签字和 数字证书，其基本流程如下图所示。
36
可编辑
发 送 者 Alice
(1)
(2)
加密
原信息
信息摘要 Alice的 签字私钥
(5) 数字签字
接 收 者 Bob
(6)
解密
对称密钥
数 字 信 封Bob的 私 钥
(9)
＋
＋Alice
的证书
Bob 的证书
(3) 加密
四、安全体系构建
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（一）构建安全体系
❖ 一个完善的网络安全体系必须合理地协调法 律、技术和管理三种因素，集成防护、监控和恢 复三种技术。
图像加密技术
1引言随着宽带网和多媒体技术的发展，图像数据的获取、传输、处理遍及数字时代的各个角落。
安全问题也日益严重。
很多图像数据需要进行保密传输和存储，例如军用卫星拍摄的图片、新型武器图纸、金融机构建筑图等，还有些图像信息根据法律必须要在网络上加密传输，例如在远程医疗系统中，患者的病历和医学影像等[1]。
由于这些图像数据的特殊性，图像加密技术将它们处理为杂乱无章的类似噪音的图像，使未授权者无法浏览或修改这些信息。
近十年来，用光信息处理技术来进行数据加密和保障数据安全引起了相当的关注。
Pefregier和Javidi最早发表了这个领域的研究论文[2]。
由于光学信息处理系统的高度并行性和超快处理速度[3]，光学安全（optical security）技术对信息安全技术的发展具有重要的理论意义和应用前景。
光学加密技术提供了一个更加复杂的环境，并且和数字电子系统相比，他对于攻击更有抵抗力。
另外，由于傅里叶光学信息处理系统具有读写复振幅的能力，而该复振幅信息由于其相位部分在普通光源下是无法看到的，故不能用仅对光强敏感的探测器，如CCD摄像机、显微镜等，进行读和写。
因此利用光学信息处理对光学图像进行安全加密是一种行之有效的方法。
1995 年， Philippe Refregier 等[4]提出了双随机相位编码方法，这种方法具有较好的安全性和鲁棒性。
从此光学加密技术进入快速发展时期。
研究人员随后提出了基于分数傅里叶变换的加密方法、基于菲涅耳变换的加密方法、基于联合变换相关器的加密系统、利用离轴数字全息的加密系统和利用相移干涉技术的加密系统等大量新的或改进的加密系统，使得光学加密领域的研究异彩纷呈。
虽然目前光学加密技术的发展方兴未艾，但其前景不可估量。
总的来说，与电子手段相比，现有的光学加密系统还存在一些缺点：可实施性、灵活性与稳定性都有待提高。
以下将从基于傅里叶变换的双相位编码图像的加密原理入手，将其推广到分数阶傅里叶域，并介绍几种方法，以及基于分数阶傅里叶变换的其他图像加密方法。
第2章现代加密技术.ppt
不知道棍子的宽度（这里作
为密匙）是不可能解密里面
的内容的。
Ex. I am a student Imsuetaatdn
20世纪早期密码机
第1阶段－古典密码
▪ 1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则：
加密算法应建立在算法的公开不影响明文和密钥的 安全。
▪ 这一原则已得到普遍承认，成为判定密码强度的衡
第1阶段－古典密码
Phaistos(范斯特)圆盘，一种直径约为160mm的 粘土圆盘，始于公元前17世纪。表面有明显字间空 格的字母，至今还没有破解。
第1阶段－古典密码
公元前400年斯巴达人
使用的是一根叫scytale（密
码棍）的棍子。送信人先绕
棍子卷一张纸条，然后把要
写的信息打纵写在上面，接
着打开纸送给收信人。如果
密文
节点 2 明文 X
D2 E3
E3(X)
密文
En(X) 链路 n
密文
用户 B 明文 X
Dn
链路加密的最大缺点是在中间节点暴露了信息的内容。
2.1.3加密技术的分类
节点对节点的加密方式
用户 A 明文 X
E1
E1(X) 链路 1
节点 1 密文 y1
D/E E2
E2(X) 链路 2
节点 2 密文 y2
加密算法的数学表示
加密算法的数学表示 IP-1*fk2*SW*fk1*IP
也可写为 密文=IP-1（fk2(SW(fk1(IP(明文)))))
其中 K1=P8(移位(P10(密钥K))) K2=P8(移位(移位(P10(密钥K))))
解密算法的数学表示 明文=IP-1（fk1(SW(fk2(IP(密文)))))
图像加密技术综述
图像加密技术综述随着数字图像技术的快速发展，图像数据的应用越来越广泛，但同时也带来了越来越多的安全问题。
为了保护图像数据的安全性，图像加密技术应运而生。
本文将概述图像加密技术的历史、定义、分类，并深入探讨图像加密技术的研究意义、具体实现方法以及未来发展趋势。
一、图像加密技术概述图像加密技术是一种通过特定的加密算法将图像数据转换为不可读或不可用的形式，以保护图像数据的安全性和机密性的技术。
根据加密原理的不同，图像加密技术可以分为可逆加密和不可逆加密两类。
其中，可逆加密是指通过加密算法将图像数据转换为可逆的加密图像，解密时可以通过相应的解密算法将加密图像恢复成原始图像；不可逆加密是指通过加密算法将图像数据转换为不可逆的形式，解密时无法恢复原始图像。
二、图像加密技术详解1.密码技术密码技术是图像加密技术的核心，包括密码的建立和破解方法两个方面。
其中，密码的建立是指通过特定的算法和密钥生成加密图像的过程；破解方法则是指通过一定的技术手段和工具尝试破解加密图像的过程。
在密码技术中，密钥的管理和安全分发是关键问题，需要采取有效的措施来确保密钥的安全性和机密性。
2.图像处理技术图像处理技术是实现图像加密的必要手段，包括图像的预处理、加密处理、解密处理等。
在预处理阶段，需要对输入的原始图像进行一些必要的处理，如调整图像大小、改变图像格式等，以便于进行后续的加密处理；加密处理则是将预处理后的图像通过特定的加密算法转换为加密图像；解密处理则是将加密图像通过相应的解密算法恢复成原始图像。
3.安全威胁分析在图像加密技术中，安全威胁是不可避免的。
这些威胁可能来自于恶意攻击者、病毒、黑客等。
为了应对这些威胁，需要深入分析可能存在的安全漏洞和攻击手段，并采取有效的措施来提高加密算法的安全性和鲁棒性。
例如，可以采用一些复杂度较高的加密算法来增加破解难度；或者采用多层次加密的方法来增加破解成本和时间。
4.未来发展方向随着技术的不断发展和进步，图像加密技术也在不断发展和演变。
现代图像加密技术发展概况概要共67页
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力思而不学则殆。——孔子
现代密码技术ppt课件
（舍弃了第
9,18,22,25,35,38,43,54 比特位）
总结：DES一轮迭代的过程
.
DES解密操作
由迭代操作的定义，显然可以得到 Ri-1=Li Li-1=Ri⊕f(Li,ki)
若记加密算法每一轮的操作为Ti，我们
可以方便的得出解密算法： DES-1=IP-1∘T1∘T2∘…T15∘T16∘IP
3次循环以后密文有21个比特不同，16次循环 后有34个比特不同 ➢ 如果用只差一比特的两个密钥加密同样明文： 3次循环以后密文有14个比特不同，16次循环 后有35个比特不同
.
3.1 数据加密标准DES
DES的强度
▪ 56位密钥长度问题 ➢ 56-bit 密钥有256 = 72,057,584,037,927,936 ≈ 7.2亿亿 之多
《计算机网络安全》
Chapter 3
现代密码技术
DES、RSA
.
3.1 数据加密标准DES
▪ 19世纪70年代，DES(the Data Encryption Standard)最初由IBM公司提出。
▪ DES是一种分组密码，它采用56比特长的密 钥将64比特的数据加密成64比特的密文。
▪ DES完全公开了加密、解密算法。因而是一 个最引人注目的分组密码系统。
（1）初始置换与逆置换
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 IP： 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
加密技术课件
密匙：
参与加密及解密算法的关键数据，常用K（key）表示
2017/9/21 10
密码学的分类
1.保密程度划分
理论上保密的密码 实际上保密的密码 不保密的密码
2.按加解密密匙是否相同划分
3.按编制原理划分
对称式密码 非对称式密码
移位密码 代替密码 置换密码
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移位密码表
字 母 数 字 A 0 B 1 C 2 D 3 E 4 F 5 G 6 H 7 I 8 J 9 K 10 L 11 M 12
2017/9/21
7
加密技术的历史
早在公元前50年，古罗马的恺撒在高卢战争中就采用过加密方 法。我们用最简单的恺撒密文来说明一个加密系统的构成。恺 撒密码算法就是把每个英文字母向前推移K位。例如：K＝3，便 有明文和密文的对应关系如下： 明文：a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 密文：d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c 对明文加密的算法仅仅是用明文字母下面的那个字母代替自身 ，解密算法则是加密算法的逆过程。例如： 明文：caesar was a great solider 密文：fdhvdu zdv d juhdw vrolohu
2017/9/21 22
什么是特洛伊木马? “特洛伊木马”（trojan horse）简称 “木马”，据说这个名称来源于希腊神话 《木马屠城记》。古希腊有大军围攻特洛伊 城，久久无法攻下。于是有人献计制造一只 高二丈的大木马，假装作战马神，让士兵藏 匿于巨大的木马中，大部队假装撤退而将木 马摈弃于特洛伊城下。城中得知解围的消息 后，遂将“木马”作为奇异的战利品拖入城 内，全城饮酒狂欢。到午夜时分，全城军民 尽入梦乡，匿于木马中的将士开秘门游绳而 下，开启城门及四处纵火，城外伏兵涌入， 部队里应外合，焚屠特洛伊城。后世称这只 大木马为“特洛伊木马”。如今黑客程序借 用其名，有“一经潜入，后患无穷”之意。
第3章 加密技术共48页PPT资料
常见的非对称加密算法
RSA、ECC（移动设备用）、Diffie-Hellman、 El Gamal、DSA（数字签名用）
RSA公钥加密
RSA体制加密首先选择一对不同的素数p和q，计算 n=p*q，f=(p-1)*(q-1)，并找到一个与f互素的数d，并 计算其逆a，即d*a=1 (模 f)。则密钥空间 K=(n,p,q,a,d)。若用M表示明文，C表示密文，则加密 过程为：C=Ma mod n；解密过程为：M=Cd mod n。 n和a是公开的，而p，q，d是保密的 。
常见的对称加密算法
DES、IDEA、RC2、RC4、SKIPJACK、RC5、 AES算法等
数据加密标准（DES） DES可以分成初始置换、16次迭代过程和逆置换三部分.
2020/1/7
DES 整体 框图
2020/1/7 13
数据加密标准（DES）
上述框图用文字分步进行详细说明:
１)DES的明文初始置换。
早期的密钥密码体制
换位密码和代换密码 :
换位是对明文L长字母组中的字母位置进行重新排列， 而每个字母本身并不改变。 代换有单表代换和多表代换 ，单表代换是对明文的所 有字母用同一代换表映射成密文。
现今常用的对称加密方案
数据加密标准（DES）:最重要的加密方法之一 另一个对称密钥加密系统是国际数据加密算法（ IDEA:International Data Encryption Algorithm），它比DES的加密性好，而且对计 算机功能要求也没有那么高。
对称加密算法在电子商务交易过程中存在几个问题
1、要求提供一条安全的渠道使通讯双方在首次通讯时协 商一个共同的密钥。直接的面对面协商可能是不现实而且 难于实施的，所以双方可能需要借助于邮件和电话等其它 相对不够安全的手段来进行协商；
图像加密与安全传输
提高图像加密技术安全性的技巧
• 使用随机化和伪随机化技术，提高密 钥生成和加密过程的随机性 • 利用图像预处理技术，降低图像加密 对图像质量的影响 • 结合数字水印技术，提高图像加密的 鲁棒性和安全性
图像加密技术的优化方向与发展 趋势
图像加密技术的优化方向
• 提高加密算法的安全性，降低破解风险 • 提高加密算法的效率，满足实时性要求 • 提高加密算法的实用性，适应多种应用 场景
03
图像加密技术的安全性评估与优化
图像加密技术的安全性评估方法
常见的图像加密技术安全性评估方法
• 敏感性分析：通过分析加密算法对明文数据的敏感性，评估加密算法的抵抗攻击能力 • 抵抗攻击能力测试：通过模拟各种攻击手段，评估加密算法的实际安全性能 • 安全漏洞分析：通过分析加密算法的实现细节，发现潜在的安全漏洞和风险
• 对称加密算法是指加密和解密过程使用相同密钥的加密方法，如AES、DES和3DES等
非对称加密算法在图像加密中的应用
非对称加密算法概述
• 非对称加密算法是指加密和解密过程使用不同密钥的加密方法，如RSA、ECC和ElGamal 等
非对称加密算法在图像加密中的应用
• 非对称加密算法通常用于加密图像的密钥数据，如加密密钥、数字签名等 • 通过公钥加密和私钥解密的方式，可以实现对图像数据的安全传输和身份验证
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
图像加密技术的发展趋势
• 随着量子计算技术的发展，图像加密技 术将面临更高的安全挑战 • 未来图像加密技术将更加注重安全性、 高效性和实用性的综合平衡
04
图像安全传输技术的研究与应用
图像安全传输的需求与挑战
01
图像安全传输的需求
图像加密
目录1 引言 (1)2设计目的 (2)3 设计方案简介 (2)3.1 DCT变换 (3)3.2 基于像素位置变换的加密技术 (3)4 设计方案主要理论据 (3)4.1 二维置乱加密及其原理 (4)5 设计结果及分析比较 (5)5.1 二维图像加密 (5)5.2 比较 (6)6 设计的收获体会 (7)7 参考文献 (7)1 引言随着20世纪90年代internet的迅速发展，多媒体技术的逐渐成熟和电子商务的兴起，网上多媒体信息量急剧膨胀，使得多媒体信息的安全问题变的越来越重要，多媒体信息安全成为学术界和工业界共同关注的新的研究方向。
人类接受的信息有70%以上来自视觉，或称为图像信息，其中包括图像、图形、视频、文本等。
图像信息形象、生动，是人类广为利用、不可或缺表达信息的重要手段之一。
国际互联网和多媒体技术的飞速发展，以及存储设备容量的增长，往日因为存储量巨大而让人望而却步的数字图像已经成为人们获取信息的主要手段，并且由于这与人感知外部世界的基本手段相吻合，数字图像的重要性已经越来越被国家，政府、工业界、科学家以及个人所注意和重视。
今天，网络上传输的数字图像纷繁，它们有可能涉及军事机密、商业机密或者个人隐私，如何保护图像信息的安全已经成为各界广为关注的问题。
图像数据拥有者在保存和传输图像信息时必须要考虑到图像信息的安全性问题。
尤其在随着计算机网络、多媒体技术和现代电子商务的不断发展，图像数据拥有者可以在internet上发布和传输他拥有的图像数据，这种方式不但方便快捷，不受地域的限制，而且可以为数据拥有者节省大量的费用。
但由于internet的基础协议不是一种安全的协议，未经特殊加密的信息在网络上传送时，都会直接暴露在整个网络上，这就是那些不法分子利用网络获取未授权数据提供了有利渠道。
同时网络上的图像数据有很多是要求发送方和接收方要进行保密通信的，如军用卫星所拍摄的图片、军用设施图纸、新型武器图、金融机构的建筑图纸等。