光学密码分析和光学非对称密码体制的研究

研究光学密码分析和光学非对称密码体制，其中包括：（1）对基于光学相关原理的密码编码和基于数字全息，相移干涉的光学密码编码方法开展光学密码分析学的理论和实验研究，重点是建立这两类典型光学编码方法及其衍生编码方法的安全性综合评估原理与准则的研究；（2）研究光学对称密码编码安全性增强的算法以及在信道中传输、存储和显示的安全模式；（3）探索有可能构造非对称光学密码的物理机理和编码方法，重点研究通过光学思想构造单向陷门函数的相关理论和实验技术；（4）光学单向密码体制的研究，具体包括光学散列（Hash）函数构造的新理论和新方法，光学散列函数在数据的完整性鉴别、消息认证、以及数字签名等方面应用的新技术，重点是通过光学思想实现具有良好雪崩效应和数据压缩性质的单向映射函数的构造理论和实验技术。本研究无论从光学信息安全理论体系的完备性，还是从实际应用的重要性来看都具有重要的意义。

21世纪是信息的时代，社会的信息化给人们的生活和工作带来了极大的便利。而与此同时，以电子商务，电子政务为代表的众多领域的信息安全问题也逐渐引起了人们的关注和担忧。基于光学信息处理理论的加密与认证技术被认为是一种新一代的信息安全技术，其主要的优势体现在：多维度（振幅，相位以及波长等），大容量以及并行的数据处理能力。自1995年Javidi等人提出基于“双随机相位编码”的光学图像加密系统以来，国内外众多学者先后投身于光学信息安全这一新兴的交叉学科，并取得了一系列初步的成果。然而，截至目前，其中绝大部分的工作都集中在光学密码编码学，而与之密切关联的光学密码分析学则鲜有报道；其次，作为光学信息安全领域有别于密码学的另外两个重要研究方向，信息隐藏技术和安全认证技术的相关报道也不多；再次，在光学密码编码学领域，绝多数工作也都集中于对称密码学范畴，而对非对称密码体制以及单向密码体制则鲜有报道。.本项目着眼于上述热点和难点，并结合项目计划书，主要开展了以下几个方面的研究：(1)光学密码分析方面，分别针对安全增强型的DRPE图像加密方案和改进型的基于JTC的图像加密方案进行了安全性评估，指出了其安全漏洞；同时，对基于双光束干涉的图像加密方案进行了碰撞性分析，并提出了一种安全增强的改进方案；提出了一种针对DRPE加密系统的唯密文攻击方案，效果明显优于已经报道过的方案；（2）在信息隐藏和安全认证方面，提出了基于双光束干涉的多图隐藏方案、分级认证方案，进一步地，提出了基于剪切干涉原理的图像加密方案及其改进方案；结合指纹识别技术，初步研究了基于指纹和联合变换相关器的认证技术；结合相空间的相关理论，研究了莫尔现象在安全认证领域的应用等；（3）在非对称加密体制和单向密码体制方面，困难依旧，国际上在本领域的相关探索依旧徘徊不前，绝多数相关的报道都基于本课题组于2010年提出的“切相傅立叶变换”理论，我们也对此进行了一些总结性研究，并指出其局限性；同时，利用前述双光束干涉理论，构造了一种新型的单向密码体制。.本项目基本按照申请书的思路执行，取得了一系列相关成果。在没有按预期完成的方面，也有一些讨论和总结性的工作发表，对本领域的进一步发展起到了一定的推动作用，并希望能给同行们提供一些可供借鉴的经验。