一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统及保护方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统及保护方法，用于解决数字媒体版权问题中的图片版权纠纷的技术问题。其保护系统包括用户注册模块、图片签名模块和签名验证模块；用户注册模块采用SM3密码杂凑算法和随机数发生器生成与用户注册的用户名对应的唯一的密钥对；数字签名模块采用SM2数字签名算法和LSB算法将用户名和用户签名写入图片以获得签名后的图片；签名验证模块采用LSB算法和SM2数字签名算法对签名后的图片进行验证以判断图片的著作者是否为注册用户。本发明专利技术可对BMP和PNG格式的无损压缩的位图片进行签名，以保护图片创作者的著作权；具有很高的便捷性和可靠性，在进行签名时大大降低了对原图片内容的修改。

【技术实现步骤摘要】
一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统及保护方法
本专利技术涉及信息安全
，特别是指一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统及保护方法。
技术介绍
随着互联网的不断发展，数字媒体已经成为了知识产权的重要载体，如视频、图片、电视剧、电影等。数字媒体在互联网中的传播给人们的生活带来了极大的便利，具有易复制，易使用的特点。但是互联网是一把双刃剑，在丰富和便利人们生活的同时，也给数字媒体的创作者带来了很大的版权纠纷问题。目前针对数字媒体的版权问题，普遍的处理方法在图片视频等文件中添加可见水印，但是这严重影响了图片和视频的观看体验，并且很大一部分会被专业人员使用技术手段去除。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统及保护方法，解决了数字媒体版权问题中的图片版权纠纷的技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统，包括用户注册模块、图片签名模块和签名验证模块；用户注册模块分别与图片签名模块和签名验证模块相连接，图片签名模块与签名验证模块相连接；所述用户注册模块采用SM3密码杂凑算法和随机数发生器生成与用户注册的用户名对应的唯一的密钥对；所述数字签名模块采用SM2数字签名算法和LSB算法将用户名和用户签名写入图片以获得签名后的图片；所述签名验证模块采用LSB算法和SM2数字签名算法对签名后的图片进行验证以判断图片的著作者是否为注册用户。一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统的保护方法，其步骤如下：S1、读取用户注册时填写的用户名，使用SM3密码杂凑算法将用户名处理成数字摘要，根据数字摘要使用随机数发生器生成与用户名相关的Fp上椭圆曲线系统参数，使用Fp上椭圆曲线系统参数生成与用户名对应的密钥对，其中，密钥对包括私钥和公钥；S2、使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的私钥相结合对用户名进行数字签名得到信息签名，将用户名和信息签名拼接成版权字符串，使用LSB算法将版权字符串写入图片，得到签名后的图片；S3、使用LSB算法提取签名后的图片中的版权字符串，使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的公钥相结合对提取后的版权字符串进行验证，验证签名后的图片中的著作者是否为注册用户。所述根据数字摘要使用随机数发生器生成与用户名相关的Fp上椭圆曲线系统参数的方法为：S1.1、使用随机参数生成器生成素数p，且p>3；S1.2、读取用户的用户名记为M；S1.3、使用SM3密码杂凑算法对用户名M进行处理得到数字摘要MH；S1.4、将数字摘要MH转换成长度为256的比特串SEED；S1.5、使用SM3密码杂凑算法计算比特串SEED的杂凑值记为H，并记H＝(h255,h254,…hi,…,h0)；S1.6、置S1.7、置r＝Rmodp；S1.8、任意选择Fp上的元素a和b，使r·b2≡a3(modp)；S1.9、若(4a3+27b2)modp＝0，则置M＝MH并转步骤S1.2；S1.10、根据步骤S1.2至S1.9得到Fp上的椭圆曲线E为：y2＝x3+ax+b；S1.11、输出(SEED,a,b)；S1.12、使用随机数生成器生成随机点xG，根据椭圆曲线E计算yG，组成基点G；S1.13、置n为基点G的阶，n满足的条件为：n>2191且n>4p(1/2)。所述使用Fp上椭圆曲线系统参数生成与用户名对应的密钥对的方法为：S1.14、使用随机数发生器产生一个整数d，且d∈[1,n-2]；S1.15、根据整数d和基点G计算P＝(xp,yp)＝[d]G；S1.16、将d作为私钥，P作为公钥，则密钥对为(d,P)。所述使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的私钥相结合对用户名进行数字签名得到信息签名的方法为：S2.1、置ID为用户名，entlen为ID的长度，ENTL为entlen转换后的两个字节；S2.2、置Z＝H256(ENTL||ID||a||b||xG||yG||xp||yp)，其中，H256()为SM3密码杂凑函数；S2.3、计算S2.4、使用随机数发生器产生随机数k，且k∈[1,n-1]；S2.5、计算椭圆曲线点(x1,y1)＝[k]G，并将x1转换为整数；S2.6、计算r＝(e+x1)modn，若r＝0或r+k＝n，返回步骤S2.5；S2.7、计算s＝((1+d)-1·(k-r·d))modn，若s＝0，返回步骤S2.5；S2.8、将(r,s)的数据类型转换为字符串，输出用户名M的信息签名S为(r,s)。所述将用户名和信息签名拼接成版权字符串的方法为：利用ASCII编码方法将用户名M转换成的比特串长度为mlen，将mlen转换成的两个字节记为MLEN；利用ASCII编码方法将信息签名S转换成的比特串长度为slen，将slen转换成的两个字节记为SLEN，则版权字符串为CR＝MLEN||SLEN||M||S。所述使用LSB算法将版权字符串写入图片的方法为：S2.9、从待数字签名的图片中提取像素矩阵MAT，并将像素矩阵MAT的行数记为x，列数记为y；S2.10、置sum为版权字符串CR的长度，SUM为sum转换而成的两个字节；S2.11、置MES＝SUM||CR，利用ASCII编码方法将MES转换成比特串得到MESB，记比特串MESB的长度为z；S2.12、对像素矩阵MAT进行以下迭代：S2.13、将像素矩阵MAT转换成指定格式的图片并输出，得到签名后的图片。所述使用LSB算法提取签名后的图片中的版权字符串的方法为：S3.1、从签名后的图片中提取像素矩阵MAT′，并将像素矩阵MAT′的行数记为x′，列数记为y′；S3.2、对像素矩阵MAT′进行以下迭代：S3.3、记c为比特串COUNT转换成的两个字节的整数，再次对像素矩阵MAT′进行如下迭代：S3.4、利用ASCII编码方法对比特串CRB′进行反编码，得到版权字符串CR′。所述使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的公钥相结合对提取后的版权字符串进行验证的方法为：S3.5、截取版权字符串CR′的前两个字节的整数记为MLEN′，截取版权字符串CR′的第三和第四个字节的整数记为SLEN′，然后对像素矩阵MAT′进行以下迭代：S3.5、利用ASCII编码方法对比特串MB′进行反编码得到用户名M′，利用ASCII编码方法对比特串SB′进行反编码得到签名S′＝(r′,s′)；S3.6、检验r′∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过，否则，执行步骤S3.7；S3.7、检验s′∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过，否则，执行步骤S3.8；S3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统，其特征在于，包括用户注册模块、图片签名模块和签名验证模块；用户注册模块分别与图片签名模块和签名验证模块相连接，图片签名模块与签名验证模块相连接；/n所述用户注册模块采用SM3密码杂凑算法和随机数发生器生成与用户注册的用户名对应的唯一的密钥对；/n所述数字签名模块采用SM2数字签名算法和LSB算法将用户名和用户签名写入图片以获得签名后的图片；/n所述签名验证模块采用LSB算法和SM2数字签名算法对签名后的图片进行验证以判断图片的著作者是否为注册用户。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于国密和图片隐写的图片版权保护系统，其特征在于，包括用户注册模块、图片签名模块和签名验证模块；用户注册模块分别与图片签名模块和签名验证模块相连接，图片签名模块与签名验证模块相连接；
所述用户注册模块采用SM3密码杂凑算法和随机数发生器生成与用户注册的用户名对应的唯一的密钥对；
所述数字签名模块采用SM2数字签名算法和LSB算法将用户名和用户签名写入图片以获得签名后的图片；
所述签名验证模块采用LSB算法和SM2数字签名算法对签名后的图片进行验证以判断图片的著作者是否为注册用户。


2.根据权利要求1所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护系统的保护方法，其特征在于，其步骤如下：
S1、读取用户注册时填写的用户名，使用SM3密码杂凑算法将用户名处理成数字摘要，根据数字摘要使用随机数发生器生成与用户名相关的Fp上椭圆曲线系统参数，使用Fp上椭圆曲线系统参数生成与用户名对应的密钥对，其中，密钥对包括私钥和公钥；
S2、使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的私钥相结合对用户名进行数字签名得到信息签名，将用户名和信息签名拼接成版权字符串，使用LSB算法将版权字符串写入图片，得到签名后的图片；
S3、使用LSB算法提取签名后的图片中的版权字符串，使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的公钥相结合对提取后的版权字符串进行验证，验证签名后的图片中的著作者是否为注册用户。


3.根据权利要求2所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护方法，其特征在于，所述根据数字摘要使用随机数发生器生成与用户名相关的Fp上椭圆曲线系统参数的方法为：
S1.1、使用随机参数生成器生成素数p，且p>3；
S1.2、读取用户的用户名记为M；
S1.3、使用SM3密码杂凑算法对用户名M进行处理得到数字摘要MH；
S1.4、将数字摘要MH转换成长度为256的比特串SEED；
S1.5、使用SM3密码杂凑算法计算比特串SEED的杂凑值记为H，并记H＝(h255,h254,…hi,…,h0)；
S1.6、置
S1.7、置r＝Rmodp；
S1.8、任意选择Fp上的元素a和b，使r·b2≡a3(modp)；
S1.9、若(4a3+27b2)modp＝0，则置M＝MH并转步骤S1.2；
S1.10、根据步骤S1.2至S1.9得到Fp上的椭圆曲线E为：y2＝x3+ax+b；
S1.11、输出(SEED,a,b)；
S1.12、使用随机数生成器生成随机点xG，根据椭圆曲线E计算yG，组成基点G；
S1.13、置n为基点G的阶，n满足的条件为：n>2191且n>4p(1/2)。


4.根据权利要求3所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护方法，其特征在于，所述使用Fp上椭圆曲线系统参数生成与用户名对应的密钥对的方法为：
S1.14、使用随机数发生器产生一个整数d，且d∈[1,n-2]；
S1.15、根据整数d和基点G计算P＝(xp,yp)＝[d]G；
S1.16、将d作为私钥，P作为公钥，则密钥对为(d,P)。


5.根据权利要求4所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护方法，其特征在于，所述使用SM2数字签名算法与步骤S1中生成的私钥相结合对用户名进行数字签名得到信息签名的方法为：
S2.1、置ID为用户名，entlen为ID的长度，ENTL为entlen转换后的两个字节；
S2.2、置Z＝H256(ENTL||ID||a||b||xG||yG||xp||yp)，其中，H256()为SM3密码杂凑函数；
S2.3、计算
S2.4、使用随机数发生器产生随机数k，且k∈[1,n-1]；
S2.5、计算椭圆曲线点(x1,y1)＝[k]G，并将x1转换为整数；
S2.6、计算r＝(e+x1)modn，若r＝0或r+k＝n，返回步骤S2.5；
S2.7、计算s＝((1+d)-1·(k-r·d))modn，若s＝0，返回步骤S2.5；
S2.8、将(r,s)的数据类型转换为字符串，输出用户名M的信息签名S为(r,s)。


6.根据权利要求5所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护方法，其特征在于，所述将用户名和信息签名拼接成版权字符串的方法为：利用ASCII编码方法将用户名M转换成的比特串长度为mlen，将mlen转换成的两个字节记为MLEN；利用ASCII编码方法将信息签名S转换成的比特串长度为slen，将slen转换成的两个字节记为SLEN，则版权字符串为CR＝MLEN||SLEN||M||S。


7.根据权利要求6所述的基于国密和图片隐写的图片版权保护方法，其特征在于，所述使用LSB算法将版权字符串写入图片的方法为：
S2.9、从待数字签名的图片中提取像素矩阵MAT，并将像素矩阵MAT的行数记为x，列数记为y；
S2.10、置sum为版权字符串CR的长度，SUM为sum转换而成的两个字节；
S2.11、置MES＝SUM||CR，利用ASCII编码方法将MES转换成比特串得到MESB，记比特串MESB的长度为z；
S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡增玉，张建伟，王景超，胡颖，朱亮，冯媛，张卓，陈曦，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41