基于秘密分割與秘密共享的圖像信息加密技術(shù)
ice 秘密分割就是把消息分割成許多碎片 ，每一個(gè)碎片本身并不代表什么 ，但把這些碎片放到一起消息就會(huì)重現(xiàn)出來(lái) 。這好比是把可口可樂(lè)的配方交給多個(gè)人來(lái)保管 ，每個(gè)人只知道配方的一部分 ，并且這每一部分沒(méi)有什么實(shí)際意義 ，但把這些人所保管的配方放在一起就是一個(gè)完整的可口可樂(lè)的配方 。這種思想用于圖像數(shù)據(jù)的加密上就是在發(fā)送端先要把圖像數(shù)據(jù)按某種算法進(jìn)行分割 ，并把分割后的圖像數(shù)據(jù)交給不同的人來(lái)保存 ；而在接收端需要保存秘密的人的共同參與才能恢復(fù)出原始待傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù) 。為了實(shí)現(xiàn)在多個(gè)人中分割一秘密圖像信息 ，可以將此圖像信息與多個(gè)隨機(jī)位異或成“混合物”。如在一個(gè) Trent將一幅圖像信息劃分為 4部分的例子可按如下協(xié)議實(shí)現(xiàn) ：
(1 ) Trent產(chǎn)生 3個(gè)隨機(jī)位串 R，S，T，每個(gè)隨機(jī)位串和圖像信息 M一樣長(zhǎng) ；
(2 ) Trent用這 3個(gè)隨機(jī)位串和 M異或得到U：M R S T=U；
(3) Trent將 R給 Alice，S給 Bob，T給 Carol，U給 Dave；
(4) Alice，Bob，Carol，Dave在一起可以重構(gòu)待傳輸?shù)拿孛軋D像信息 ，R S T U=M。
在這個(gè)協(xié)議中 ，Trent作為仲裁人具有絕對(duì)的權(quán)利 。他知道秘密的全部 ；他可以把毫無(wú)意義的東西分發(fā)給某個(gè)人 ，并宣布是秘密的有效部分 ，并在秘密恢復(fù)之前沒(méi)有人知道這是不是一句謊話 。
這個(gè)協(xié)議存在這樣一個(gè)問(wèn)題 ：如果秘密的一部分丟失了而 Trent又不在 ，就等于把秘密丟失了 ，而且這種一次一密類型的加密體制是有任何計(jì)算能力和資源的個(gè)人和部門都無(wú)法恢復(fù)秘密的 。
基于秘密共享的加密算法是基于Shamir在1 9 79年提出的密鑰分存的概念，即把密鑰 K分解為 n個(gè)子密鑰 Ki，0≤ i<n，并且滿足任意 k(1≤ k<n)個(gè)子密鑰的結(jié)合才能恢復(fù)密鑰 K，而若少于 k個(gè)子密鑰則不能獲得密鑰 K的任何信息 ，也就是密碼學(xué)上稱之為門陷的技術(shù) 。在對(duì)圖像信息加密的應(yīng)用中 ，就是先把圖像信息分成 n部分 ，每部分叫做它的影子或共享 ，這樣它們中任何 m部分 (m≤ n)能夠用來(lái)重構(gòu)圖像信息 ，即 (m，n)門限方案 。之后 ，在 1 994年歐密會(huì)上 ，Naor和 Shamir共同提出了二值圖像信息的共享方案 。在這種二值圖像信息共享方案中 ，原始圖像的每個(gè)黑白像素被 2個(gè)子塊所代替 ，其中每個(gè)子塊由 2× 2個(gè)黑白像素構(gòu)成 ，生成了兩幅數(shù)據(jù)膨脹了的圖像 ，這兩幅圖像的疊加得到放大 4倍且對(duì)比度有所降低的原始圖像 。Naor和 Shamir進(jìn)一步提出了圖視秘密的任意分存方案 ，其含義是將密圖上一個(gè)像素 (黑或白 )按任意指定的若干圖像的相應(yīng)像素的黑白進(jìn)行分存 ，所指定的圖像稱為參考圖像 。
密鑰分存的優(yōu)點(diǎn)在于個(gè)別子密鑰的泄露不至于引起密鑰的泄露 ，而個(gè)別子密鑰的損失也不至于影響密鑰的恢復(fù) 。算法簡(jiǎn)單直觀 ，安全性好 ，具有較好的抗干擾性能 。其缺點(diǎn)是圖像數(shù)據(jù)量發(fā)生膨脹 ，這在圖像數(shù)據(jù)本來(lái)就很龐大的情況下給圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來(lái)了嚴(yán)重的困難 ，限制了這種加密算法在實(shí)際中的應(yīng)用 。而且對(duì)于采用這種門限方案的算法其恢復(fù)出的圖像的對(duì)比度會(huì)有所下降 。
