一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法技术

本发明专利技术提供一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，首先，通过伪随机序列将码本置乱然后利用置乱后码本索引对秘密字节序列伪随机编码；其次，将编码后字节序列转化为16进制数序列并创建加法试题库；最后，将16进制数序列中每个元素结合随机偏移量通过指定选项排列顺序和指定通道题干进行间接表达，其中选择题和填空题隐藏信息分别作为秘密信息和认证信息。在恢复时，利用填空题提取的认证信息对由选择题提取的信息进行合法区间双认证。同现有方法相比，所提方法避免了对额外载体修改和传统方法信息隐藏容量小、数据库创建和检索代价高、缺乏对信息的辨别能力和信道大量传输数据等问题而仅需正确密钥对秘密信息进行恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法
本专利技术属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种无载体试题伪装与恢复方法，特别涉及一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装和恢复方法。
技术介绍
当前伴随着深度学习的不断深入和人工智能的继续发展，基于大数据的机器学习以及量子计算机初现端倪，使得传统以图像音频为主要传输介质的多媒体信息安全的形势变得更为严峻。而与此同时，伴随着压缩技术的不断发展，也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏可供利用的冗余空间越来越小，而另一方面，基于机器学习的隐写分类器维数不断提高，甚至出现了34761维的空域富特征模型，导致传统信息隐藏的隐匿信息而不被发现的可能性越来越小，而所有这些也使得传统基于修改式嵌入的信息隐藏技术发展陷入了瓶颈。如何有效地进行下一代信息隐藏技术研究，来自北京和上海的专家于2014年5月召开的全国信息隐藏与多媒体安全专家研讨会首次提出了“无载体信息隐藏”。2015年3月在武汉召开的第12届全国信息隐藏大会上，北京电子技术应用研究所所长郭云彪研究员在大会特邀报告：信息隐藏之我见，将无载体信息隐藏技术列入了未来信息隐藏的前沿阵地。2016年10月在合肥召开的第13届全国信息隐藏大会将无载体信息隐藏正式定位为第2代信息隐藏技术，2个会议主题报告都与无载体信息隐藏直接相关。相对于传统修改嵌入式信息隐藏，无载体信息隐藏强调的是不需要额外的嵌入载体，直接由秘密信息驱动产生和获取含密载体。针对文本无载体信息隐藏，分别给出了：ChenXY，2017.(ChenXY,ChenS,Wu,YL.CoverlessinformationhidingmethodbasedontheChinesecharacterencoding[J].JournalofInternetTechnology,2017,18(2):313-320.)基于中文字符编码、ChenXY，2015.(ChenXY,SunHY,TobeY,ZhouZL,SunXM.CoverlessinformationhidingmethodbasedontheChinesemathematicalexpression[C]//InternationalConferenceonCloudComputingandSecurity.SpringerInternationalPublishing,2015:133-143.)中文数学表达式和ZhouZL，2016.(ZhouZL,MuY,Yang,CN,Zhao,NS.Coverlessmulti-keywordsinformationhidingmethodbasedontext[J].InternationalJournalofSecurityandItsApplications,2016,10(9):309-320.)多关键字隐藏的无嵌入无载体文本信息隐藏；针对图像无载体信息隐藏，有：ZhouZL，2015.(ZhouZL,SunHY,HaritRH,ChenXY,SunXM.Coverlessimagesteganographywithoutembedding[C]//InternationalConferenceonCloudComputingandSecurity.SpringerInternationalPublishing,2015:123-132.)基于块均值比较、YuanCS，2017.(YuanCS,XiaZH,SunXM.CoverlessimagesteganographybasedonSIFTandBOF[J].JournalofInternetTechnology,2017,18(2):435-442.)基于SIFT(ScaleInvariantFeatureTransform)和BOF(BagofFeatures)鲁棒哈希特征以及周志立，2016.(周志立,曹燚,孙星明.基于图像Bag-of-Words模型的无载体信息隐藏[J].应用科学学报,2016,34(5):527-536.)基于图像视觉词汇BOW(BagofWords)局部分词匹配和全局有序的无嵌入无载体图像信息隐藏。这些方法的基本思想是将秘密信息划分为小段，将小段经变换后附带特定的用户标识信息，然后在海量大文本或图像数据库中借助预先建立好的倒排索引来寻找匹配的文本或图像集合，由于整个秘密信息的隐藏过程不涉及到对分发文本或图像的任何修改，而只借助海量数据库穷尽搜索，因此对于任意一张分发的文本或图像，都是正常无法检测出异常的自然文本或自然图像，因此可以抵抗密写分析，而与此同时，只有掌握正确用户标识信息的合法用户才能获取隐藏的秘密信息。但这类方法存在的问题是：①正常文本和图像对与之不相关的秘密信息的表现能力十分有限，若需要数据库中文本和图像具有足够的表达能力，则需收集足够多的样本，例如：对于文本无嵌入无载体信息隐藏，ChenXY，2017、ChenXY，2015和ZhouZL，2016的无嵌入无载体文本信息隐藏方法的平均嵌入容量仅为2.07、1和1.57个中文字符/文本，为了使所构建的数据具有充分地表现能力，ChenXY，2017构造的文本数据库大小约为10个GB，平均每个文档的尺寸大约为2KB；ZhouZL，2016构造的文本数据库为10.2个GB，平均每个文档的尺寸大约为1KB；对于图像无载体信息隐藏，ZhouZL，2015和YuanCS，2017的嵌入容量是8比特/图像，周志立，2016直接建立起图像视觉词汇与中文关键词的一一对应关系，但每张图像仅能利用1个局部分块存储1个视觉词汇，因此该方法对应的嵌入容量为1个中文关键词/图像，若该方法不存在分词字典，则只能按单汉字进行编码，因此该方法的嵌入容量为8比特/图像，若该方法中存在汉字分词字典，则当平均汉字长度为2和3时，分词字典数量为100时，根据周志立，2016给出的实验数据，该方法的嵌入容量仅为1.57和1.86中文字符/图像。②随着数据库文本和图像信息表达能力的增强，需要搜索的数据量也呈几何级数增加，即使借助倒排索引，对于大数据量的搜索、存储和维护也将是一个沉重的负担，例如：ChenXY，2017所构建的文本数据库包含2n个提取标识，而每个标识符后面应出现所有的关键词，即使为每个标识符建立该标识符全部关键词所在文档访问路径的倒排索引，以n＝4,5,…,10时，该方法每个标识符所对应倒排索引文件约为8.4MB～9.5MB。ChenXY，2015和ZhouZL，2016尽管通过选择汉字中最常出现的50个偏旁部首来将提取标识符的数量降低为50个，但依然要借助倒排索引来提高检索速度，ZhouZL，2016建立的倒排索引包含出现频度最高的前50个标识，每个标识对应的全部关键字，以及出现该标识符和关键字组合所在的文档集合。针对图像，ZhouZL，2015和YuanCS，2017将数据库中的每张图像分别映射为8bit信息作为对秘密信息1个字节的表达，不同的是，ZhouZL，2015是通过图像划分的9个分块块均值比较的方法来产生8比特信息，YuanCS，2017则依据图像的SIFT特征并结合图像数据集的K均指聚类以及BOF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：输入秘密字节序列PS＝(pk)l,pk∈(0,1,…255)、用户初始密钥

【技术特征摘要】
1.一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：输入秘密字节序列PS＝(pk)l,pk∈(0,1,…255)、用户初始密钥系统初始参数暂态阈值参数t∈(0,1)和消除暂态效应的迭代次数IT＞0，其中l为序列PS的长度；第2步：由和分别映射产生和第3步：分别初始化随机序列X＝φ、索引位置序列PID＝φ和码本序列M＝(0,1,…,255)，置索引位置k＝0,i＝0；第4步：由t,IT,M,X将PS＝(pk)l元素pk编码为并将添加至PID中，令k＝k+1；第5步：反复执行第4步，直至k＝l；第6步：将PID转化为2进制比特位串并以4位2进制位为一组生成16进制数序列其中l1＝2l，即长度为PS长度的2倍，然后将通过改变元素位置的方法置乱为第7步：初始化24通道试题序列Fk＝φ，其中索引位置k＝0,1,…,23；第8步：对于正整数op0,op1，op0,op1＝0,1,…,99，若k＝(op0+op1)mod24，则在Fk中添加题干f＝"op0+op1＝"；第9步：反复执行第8步，直至所有op0,op1都处理完，将输出，其中为第k通道试题序列Fk的长度，为第k通道试题序列Fk中第i道试题；初始化Fk,k＝0,1,…,23的试题标记状态矩阵其中用于标记是否被选中，为0表示未选中，为1表示选中；第10步：初始化选择题序列L1＝φ，置索引位置i＝0；第11步：由t,IT,i生成随机数xi,yi∈(0,1)，然后将xi,yi,映射为第i道选择题sti＝(Ti,ai,bi,ci,di)，并将其添加至L1中，令i＝i+1,其中，Ti是选择题题干，即加法试题；ai,bi,ci,di为对应的4个选项答案；第12步：反复执行第11步，直至i＝l1；第13步：初始化填空题序列L2＝φ，置索引位置i＝0；第14步：由t,IT,i生成随机数xi,yi∈(0,1)，然后将xi,yi,映射为第i道填空题sti＝(Ti)，并将其添加至L2中，令i＝i+1；第15步：反复执行第14步，直至i＝l1，由t,IT将L2中的试题置乱为L′2，并输出最终试题L＝(L1,L′2)。2.如权利要求1所述的一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，第2步中，由和映射产生和的具体方法为式(1)和式(2)分别进行迭代：第4步中，由t,IT,M,X将PS＝(pk)l元素pk编码为的具体方法为式(3)：式(3)中，RCode()是随机编码函数，其中，是两个用户密钥，是两个系统参数，t是暂态阈值参数，IT是消除暂态效应的迭代次数，X是随机数序列，M为码本序列，pk是待编码秘密信息；其中，RCode()的具体执行过程如第4.1步～第4.3步所示：第4.1步：通过式(4)生成随机数xi,yi，并将xi保存至X中，令i＝i+1；式(4)中，Dlogistic()是双logistic互扰的随机数生成函数，其中是用户密钥，是系统初始参数，t是暂态阈值参数，IT是消除暂态效应的迭代次数，i为生成随机数的索引；Dlogistic()的具体执行过程为：记xi,yi为将和代入式(5)迭代产生的第i个随机数，若|xi-yi|≤t，则将xi,yi分别迭代式(5)产生的第i+IT个随机数作为xi,yi；x＝μx(1-x)(5)第4.2步：若X包含256个元素，通过式(6)将X降序为X′，并根据X和X′之间的映射关系将M置乱为随机码本M′，通过式(7)将pk映射为X′＝Dec(X)(6)式(6)和式(7)中，Dec()为降序排列函数，Index(M′,pk)为索引函数，执行的功能是返回pk在M′中的索引位置；第4.3步：令M＝M′，X＝φ。3.如权利要求1所述的一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，第6步中，将通过改变元素位置的方法置乱为的具体方法是通过式(8)将进行置乱为式(8)中，Permute()是置乱函数，为两个用户密钥，为两个系统参数，t为暂态阈值参数，IT为消除暂态效应的迭代次数，为所要置乱的序列；其中，Permute()的具体执行过程如第6.1～第6.3步所示：第6.1步：初始化X＝φ，令i＝0；第6.2步：将t,IT,i代入式(4)生成随机数xi,yi，并将xi添加至X中，令i＝i+1；第6.3步：若X包含l1个元素，则通过式(6)将X降序为X′并根据X和X′之间的映射关系将置乱为4.如权利要求1所述的一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，第11步中，由t,IT,i生成随机数xi,yi∈(0,1)的具体方法为将t,IT,i代入式(4)生成随机数xi,yi，将xi,yi,映射为第i道选择题sti＝(Ti,ai,bi,ci,di)的具体方法为式(9)；式(9)中，Cgen()是选择题生成函数，用于在数据库中选择一道随机试题题干并生成指定排列顺序的选项组合，其中xi,yi是两个随机数，是所要伪装的16进制数，sti为对应的选择题；Cgen()的具体执行过程如第11.1～第11.4步所示：第11.1步：按式(10)计算选择题试题通道k以及通道k的第j道试题；第11.2步：若令第11.3步：反复执行第11.2步，直至令第11.4步：通过式(11)生成id，根据id对4个答案选项ansi-1,ansi,ansi+1,ansi+2按字典序对应的第id个排列进行重排作为实际输出4个选项ai,bi,ci,di，输出sti＝(Ti,ai,bi,ci,di)；5.如权利要求1所述的一种合法区间双认证全密钥依赖的无载体试题伪装方法，其特征在于，第14步中，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵利平，陆海，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61