光學(xué)對(duì)稱密碼分析學(xué)的研究.pdf

1、基于光學(xué)理論與方法的數(shù)據(jù)加密已經(jīng)有十多年的歷史，各種光學(xué)加密方法被相繼提出。從密碼學(xué)的觀點(diǎn)來看，目前國(guó)際上報(bào)道的對(duì)光學(xué)數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)的研究工作主要停留在密碼編碼學(xué)的范疇，很少有人對(duì)光學(xué)加密系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的安全性分析。密碼學(xué)包括密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué)兩方面的內(nèi)容。因此，對(duì)光學(xué)加密系統(tǒng)的密碼分析學(xué)研究，無論是從光學(xué)信息安全理論體系的完整性，還是從實(shí)際應(yīng)用來看都是及其重要的。 作為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：60472107）、廣東省自

2、然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：04300862）、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：200426）、中國(guó)科學(xué)院微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所開放課題基金項(xiàng)目的重要研究?jī)?nèi)容之一，本論文系統(tǒng)研究了光學(xué)加密系統(tǒng)的密碼學(xué)特點(diǎn)及其密碼學(xué)分析方法，著重分析了雙隨機(jī)相位編碼及其衍生技術(shù)的安全性。論文主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1）提出一種雙隨機(jī)相位加密系統(tǒng)的“已知明文攻擊的方法”。利用該攻擊方法，攻擊者只需一個(gè)明文-密文對(duì)，通過常規(guī)的雙強(qiáng)度相位恢復(fù)算法即可獲得加

3、密系統(tǒng)空域的隨機(jī)相位函數(shù)密鑰，繼而輕易推導(dǎo)出頻域的隨機(jī)相位函數(shù)密鑰，成功破解了這一國(guó)際著名的光學(xué)加密系統(tǒng)，并完成了該攻擊算法的并行硬件實(shí)現(xiàn)。 2）提出一種雙隨機(jī)相位加密系統(tǒng)的“選擇明文攻擊方法”。通過選擇多個(gè)沖擊函數(shù)作為明文，利用沖擊函數(shù)的篩選性質(zhì)，成功破解了基于數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)的雙隨機(jī)相位加密系統(tǒng)，并給出了空域和頻域密鑰的解析式，此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于解密圖像的無損性。 3）提出一種基于菲涅耳域的雙隨機(jī)相位加密系統(tǒng)的“選擇明

4、文攻擊方法”。菲涅耳雙隨機(jī)相位加密系統(tǒng)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的4f雙隨機(jī)相位加密來說，增加了密鑰的維數(shù)和變換的復(fù)雜性，但由于其仍是一個(gè)線性系統(tǒng)，因此其安全性不是很高。利用沖擊函數(shù)的篩選性質(zhì)，成功獲得加密系統(tǒng)的密鑰，并且此解密結(jié)果是無損的。 4）提出一種“已知明文攻擊的方法”，對(duì)基于POCS算法和4f相關(guān)器的密碼系統(tǒng)進(jìn)行了安全性分析。在此密碼系統(tǒng)中，其解密結(jié)果以強(qiáng)度的形式輸出，而不是復(fù)振幅的形式，而僅由強(qiáng)度輸出信息不能輕易獲得系統(tǒng)密鑰。但由于