基于随机二态图像的加密-解密方法技术

本发明专利技术公开了基于随机二态图像的加密-解密方法。方法包括如下步骤：生成加密随机二进制数列，将至少部分二进制编码明文与至少一个加密随机二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码密文；采用上述加密随机二进制数列作为解密二进制数列，将二进制编码密文与解密二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码明文。本发明专利技术方法提供了一种简单而有效、适应不同领域产品身份识别或信息使用或传输中保密要求的加密方法，脱离目前纷繁复杂的加密－解密困境，解决经济与社会活动中信息或产品传输、使用以及信息存储环节的保密或加密难题，达到知识产权保护的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加密方法，特别涉及一种基于二态随机图像的加密方法。
技术介绍
21世纪是信息的时代，信息已经成为一种重要的战略资源。信息的获取、处理和安全保障能力成为一个国家综合国力的重要组成部分。信息安全与军事安全、经济安全、人们的隐私、财产安全息息相关。因此，信息安全越来越受到重视。随着社会的发展，信息电子化已经越来越普遍，已经深入社会生活的各个方面，已成为人们日常生活密不可分的一部分，人们的合法权益也日益受到信息泄密的威胁。电子化信息的传输主要依赖于互联网或其他开放或半开放网络，在传输的过程中易为截取。为避免信息在传输过程中因被他人窃取而泄密，需要对信息进行加密处理。现有的加密处理方法中，发信者和收信者普遍事先通过可靠渠道(如电信互联网络、商品流通以及物流渠道等)建立联系，发信者建立好一个密钥，通常为一串随机的二进制数。当要进行通信时，发信者用密钥对要传输的信息即明文进行加密，得到密文，然后将密文通过公用信道发送给收信者。收信者则用此密钥对密文进行解密，而恢复明文。类似地，拓展的某一产品(如软件/电子书/视唱碟片等)时将发信者改为产品提供/生产者、收信者变更为产品使用者，则上述经典的保密方案仍然适用并被沿用至今。这里加密算法、解密算法都是公开的，密文的保密性完全依赖于密钥的保密性。不论建立密钥的过程多么保密，原则上窃听者总可以窃得这个密钥，这是因为密钥的建立过程总要利用明文、信道等载体的某些物理属性，第三方总可以利用经典的数学或物理学，测量该载体的这些属性而对其不产生任何影响。通信双方则对此毫无所知。由此可知，传统的保密通讯或产品或技术保密方案一方面存在被截取而破解，另一方面，还可以通过某物理算法获得密钥而解密。尽管如此，鉴于传统保密方案成本低，其还是目前仍被广泛使用的信息保密方案。为了提高信息的加密强度，现阶段普遍通过改进算法，提高算法的复杂程度，以增加其被破译的难度。但是，同样的，随着加密算法复杂程度的增加，由于计算机通常使用二进制的位运算，其加密和解密所需要的运算量、运营成本也随之大幅增加，其运行效率急剧下降，难以适应大量数据的实时加密和解密。考虑到算法加密固有的缺陷，人们进一步开发出了量子加密通信，如在1984、1992年先后由C.H.Bennett等首先提出的一种基于测不准关系，利用四个偏振态光子的量子密码术方案(BB84方案)、只用两个非正交态即可实现量子保密通信，并给出一个用非正交子位相态实现的方案(Bennett方案);又如1991年牛津大学A.K.Ekertlz提出了一种基于EPR关联光子对的量子密码术方案(Ekert方案)。在量子密码术中需要两个通道:专用的量子信道，可被截断，但不可被窃听(任何窃听都将被发现)；公用的普通信道，可被窃听，但不可被截断。通信双方先在量子信道上随机地传送一些光子，随后在普通信道上进行讨论而建立密钥。在这里密钥的安全性是靠量子力学基本原理保证的，只要量子力学是正确的，密钥就是安全的。然而，这种量子密码术对载体软硬件环境要求极高，通信距离有限，在现实经济社会中难以普遍实现。迫切需要一种加密-解密方法简单，加密-解密成本低，加密强度高的加密-解密方法。为此，化繁为简成为必然选择，本专利技术通过“密文一密钥一明文”形成的位比对关系，进行简单位运算，只要管理者持有密钥，可很好地解决各种信息加密一解密的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于简单、可靠的信息加密-解密方法。本专利技术所采取的技术方案是: 一种加密-解密方法，包括如下步骤: 1)生成加密随机二进制数列，将至少部分二进制编码明文与至少一个加密随机二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码密文； 2)采用上述加密随机二进制数列作为解密二进制数列，将二进制编码密文与解密二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码明文； 其中位比对位运算的规则为:位比对结果相同时，赋值为1，结果不同时，赋值为O;或位比对结果相同时，赋值为0，结果不同时，赋值为I。作为本专利技术的进一步改进，通过生成随机二态图像，读取二态信息后分别赋值为O或I，生成加密随机二进制数列。作为本专利技术的进一步改进，将二进制编码密文存储为对应的二态图像。作为本专利技术的进一步改进，随机二态图像的生成方法包括如下步骤:取金纳米棒薄膜，将其划分为若干像素，使用偏振角度为AJ的激光随机加工其中的部分像素，使沿该偏振方向分布的金纳米棒熔化成金纳米球，从而失去双光子荧光响应，采用偏振角度为 的激光激发加工后的金纳米棒薄膜，得到对应于双光子荧光响应的随机二态图像，其中，加工前金纳米棒薄膜上的像素点至少需要在偏振AJ方向上具有双光子荧光响应。作为本专利技术的进一步改进，使用偏振角度为A0。的激光随机加工其中的部分像素后，然后再使用偏振方向为AJ +N。的激光加工剩余的像素，消除该偏振方向的双光子荧光，其中，加工前金纳米棒薄膜上的像素点至少需要在偏振AJ和AJ +N。方向上具有双光子荧光响应，15 < NS 90。作为本专利技术的进一步改进，加密随机二进制数列不低于900位。作为本专利技术的进一步改进，加密随机二进制数列或二进制编码密文使用另一加密随机二进制数列进行二次或多次加密。本专利技术的有益效果是: 本专利技术方法简单，密钥的产生不需要任何运算规则，只是一个随机数组，可由随机二态图像获得，或由电脑软件生成；密钥作用于(位比对)明文产生密文，作用于密文则还原明文。加密或解密的操作均为二进制的位运算，运算效率极高，可以实现数据的实时加密和实时解密，特别适用于海量数据的加密和解密。加密得到的密文亦是无义的随机二进制数组，可以方便地通过公开方式进行传输。即便暴力破解，因为随机数组存在多种组合，可能存在多种有义组合，也难以确定明文具体是什么。本专利技术方法的加密强度高，通过增加随机二态图像的像素点数，可以实现超高强度的加密，如采用30 X 30位的加密数列(二态图像)，在不考虑数组排列的情况下，理论上可以存在29°° (ΙΟ270级)种可能的密钥，如果对每个密钥进行尝试或运算，需要进行相应次数的运算，最终生成相应数目的可能明文(包括有意义或无意义的)，却仍然无法确定那个是正确的明文。如采用百万级像素点的随机二态图像，获得的密文实际上不可能被暴力破解。本专利技术方法在实现超高强度加密的同时，也不会增加计算难度，易于解密。本专利技术方法，可以实现密文和密钥的同步生成，可以保证密文与密钥之间存在一一对应的关系，或实现多个密文，对应同一密钥，可以方便地用于软件加密，电子出版物的加密，各种奢侈品的真伪识别，以及身份信息的加密等。通过使用GNR膜同时作为密文和密钥的载体，还可以实现超高密度光信息存储。本专利技术方法提供了一种简单而有效、适应不同领域产品身份识别或信息使用或传输中保密要求的加密方法，脱离目前纷繁复杂的加密一解密困境，解决经济与社会活动中信息或产品传输、使用以及信息存储环节的保密或加密难题，达到知识产权保护的目的。通过使用两组或多组随机数列(二态图像)对密钥或密文进行二次或多次加密，可以进一步提闻 目息加密的可罪性。附图说明图1是本专利技术方法的加密原理示意 图2是本专利技术方法的解密原理示意 图3是本专利技术方法的解密原理示意 图4是生成的GNR膜随机二态图像； 图5是明文和加密后的密文 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加密?解密方法，包括如下步骤：1)生成加密随机二进制数列，将至少部分二进制编码明文与至少一个加密随机二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码密文；2)采用上述加密随机二进制数列作为解密二进制数列，将二进制编码密文与解密二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码明文；其中位比对位运算的规则为：位比对结果相同时，赋值为1，结果不同时，赋值为0；或位比对结果相同时，赋值为0，结果不同时，赋值为1。

【技术特征摘要】
1.一种加密-解密方法，包括如下步骤: 1)生成加密随机二进制数列，将至少部分二进制编码明文与至少一个加密随机二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码密文； 2)采用上述加密随机二进制数列作为解密二进制数列，将二进制编码密文与解密二进制数列进行位比对位运算，得到二进制编码明文； 其中位比对位运算的规则为:位比对结果相同时，赋值为1，结果不同时，赋值为O;或位比对结果相同时，赋值为O，结果不同时，赋值为I。2.根据权利要求1所述 的加密-解密方法，其特征在于:通过生成随机二态图像，读取二态信息后分别赋值为O或I，生成加密随机二进制数列。3.根据权利要求1或2所述的加密-解密方法，其特征在于:将二进制编码密文存储为对应的二态图像。4.根据权利要求2所述的加密-解密方法，其特征在于:随机二态图像的生成方法包括如下步骤:取金纳米棒薄膜，将其划分为若干像素，使用偏振角度为k0...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰胜，铁绍龙，戴峭峰，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：