一種信息隱藏與加密技術(shù)相結(jié)合的雷達(dá)數(shù)據(jù)保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于密碼學(xué)和信息安全領(lǐng)域，尤其涉及到信息隱藏與加密技術(shù)相結(jié)合來保 護(hù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2011年10月10日，據(jù)國(guó)外媒體Daily Star報(bào)道稱，英國(guó)國(guó)防部由于使用PDF文 檔處理機(jī)密文件，導(dǎo)致大量的機(jī)密情報(bào)被泄露。此次泄露的是英國(guó)議會(huì)網(wǎng)站一份22頁的 《防空和空中交通系統(tǒng)雷達(dá)研宄（第二部分）》PDF文件。這已經(jīng)不是英國(guó)國(guó)防部第一次機(jī) 密情報(bào)泄露了。早在2011年4月18日，Naked Security網(wǎng)站就曝光英國(guó)國(guó)防部曾因TOF 文檔處理不當(dāng)泄露核潛艇機(jī)密。當(dāng)時(shí)Naked Security網(wǎng)站就警告稱，任何機(jī)構(gòu)組織公布內(nèi) 部資料均應(yīng)事先確保已刪除任何隱私和機(jī)密，編輯此類敏感信息必須慎重操作，僅僅用黑 色背景字體加黑并不能防止機(jī)密泄露，只需"剪切+復(fù)制"文件內(nèi)容仍然極易泄露 [1]。
[0003] 雖然兩起泄密事件對(duì)英國(guó)國(guó)防安全造成多大影響不得而知，但還是給各國(guó)國(guó)防部 敲響了警鐘。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，信息安全問題也日益突出，尤其是雷達(dá)數(shù)據(jù)等涉及到 軍工和國(guó)防安全的領(lǐng)域更是需要加強(qiáng)安全防范。
[0004] 盡管絕大部分雷達(dá)機(jī)密信息都處于國(guó)防部的嚴(yán)格保護(hù)之下，安全性能很高。但是， 基于科學(xué)研宄的目的，一些研宄機(jī)構(gòu)和高校實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)過程中也采集了大量的雷達(dá)數(shù) 據(jù)。然而很多一線單位還沒有真正的數(shù)據(jù)加密，對(duì)于雷達(dá)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單采取修改文件名、修改后 綴名等方式來隱藏文件，而沒有對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)做任何加密處理，并且還是存放在連網(wǎng)的計(jì)算 機(jī)上。顯然，這僅有的一道屏障一旦被突破，雷達(dá)信息就有泄露的危險(xiǎn)。而涉及到軍隊(duì)機(jī)密 和國(guó)防安全雷達(dá)數(shù)據(jù)一旦泄露，后果將不堪設(shè)想。
[0005] 缺乏保護(hù)系統(tǒng)，也并非完全是研宄機(jī)構(gòu)安全防范意識(shí)低下造成的。不少數(shù)據(jù)保護(hù) 系統(tǒng)的加密解密算法復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差，對(duì)于研宄造成諸多不便，研宄機(jī)構(gòu)不予采用，才造成 雷達(dá)數(shù)據(jù)的保護(hù)機(jī)制較為薄弱的現(xiàn)狀。如果能針對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出適合而高效的數(shù) 據(jù)保護(hù)方法，減少對(duì)研宄造成的不便，一旦研宄機(jī)構(gòu)予以采用，就能大大提高雷達(dá)數(shù)據(jù)文件 的安全性。
[0006] 實(shí)際上，就廣泛的數(shù)據(jù)保護(hù)而言，目前學(xué)者和研宄人員已經(jīng)提出了大量的加密算 法。
[0007] 加密技術(shù)的歷史非常悠久，幾乎從人類有文字以來有了加密技術(shù)，其主要是研宄 如何對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行更加安全的變換，以更有效阻止他方對(duì)保密信息進(jìn)行竊取。在加密技 術(shù)中，密碼體制是其最核心的內(nèi)容。密碼體制是指包含加密所用到的算法，以及所有可能的 明文、密文和密鑰在內(nèi)的一組規(guī)制，以保證通信雙方能夠有效地、簡(jiǎn)便地對(duì)信息進(jìn)行加密和 解密。信息加密的系統(tǒng)模型如圖1所示。
[0008] 根據(jù)密碼學(xué)發(fā)展階段的不同，將加密技術(shù)主要分為兩大類：古典密碼體制和現(xiàn)代 密碼體制。古典密碼體制主要有替換加密、置亂加密、偽隨機(jī)序列加密等?，F(xiàn)代密碼在當(dāng)代 信息安全領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，主要包括兩大類：對(duì)稱加密算法和非對(duì)稱加密算法。 對(duì)稱加密算法采用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密，這類算法的代表是DES (美國(guó)數(shù)據(jù)加密標(biāo) 準(zhǔn)算法）。非對(duì)稱加密算法使用兩個(gè)不同的密鑰，稱為公鑰和私鑰，其中公鑰公開，用于加 密，私鑰由用戶保存，用于解密。這類算法的典型代表為RSA公司的RSA算法。
[0009] 盡管加密已經(jīng)成為了主流的信息安全技術(shù)，但它也有自身的缺陷。第一，雜亂無章 的密文很可能引起敵方的注意，并且現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的性能強(qiáng)大，密文破譯的復(fù)雜度降低，即使 不能破譯，也可能將信息破壞掉，使合法接受者不能收到信息內(nèi)容。第二，密文如果被非法 者破譯，機(jī)要信息就會(huì)完全暴露，加密技術(shù)不能繼續(xù)起到保護(hù)作用。第三，加密技術(shù)不能監(jiān) 視多媒體數(shù)據(jù)在經(jīng)過解密之后的復(fù)制以及惡意改動(dòng)。作為對(duì)加密技術(shù)這些"盲區(qū)"的補(bǔ)充， 信息隱藏技術(shù)得到了飛快的發(fā)展 [2]。
[0010] 所謂信息隱藏，是指利用人眼或人耳的感知冗余以及多媒體數(shù)據(jù)本身存在的空間 冗余，以多媒體數(shù)據(jù)為載體，在其中嵌入重要信息，通常，對(duì)嵌入信息后的多媒體載體，人不 會(huì)感覺到有明顯的變化，故不會(huì)注意到隱秘信息的存在，以此達(dá)到保護(hù)機(jī)密信息的目的。信 息隱藏的系統(tǒng)模型如圖2所示。
[0011] 由于加密技術(shù)和信息隱藏能夠從發(fā)不同的角度維護(hù)信息的安全性，兩種方法結(jié)合 使用，在保證同樣的安全性時(shí)可有效降低加密算法的復(fù)雜度，有利于提高加密解密處理的 實(shí)時(shí)性。將加密技術(shù)和信息隱藏相結(jié)合，應(yīng)用于雷達(dá)數(shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域，必定會(huì)使雷達(dá)數(shù)據(jù)的安 全性得到較大的提升。
[0012] 由于雷達(dá)數(shù)據(jù)信息保護(hù)技術(shù)涉及到軍工和國(guó)防安全，無論是相關(guān)論文還是專利能 查到的信息都十分有限。在對(duì)公開發(fā)表的論文和專利的全面搜索中，目前沒有查到將該方 法應(yīng)用于雷達(dá)數(shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域的記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提出了一種將信息隱藏與加密技術(shù)相結(jié)合的雷達(dá)數(shù)據(jù)保護(hù)方法：將雷達(dá)數(shù) 據(jù)信息加密后，隱藏在數(shù)字圖像之中，并修改文件后綴名進(jìn)一步隱藏存儲(chǔ)雷達(dá)數(shù)據(jù)的文件。 此方法將構(gòu)建保護(hù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的三道屏障，能有效降低雷達(dá)機(jī)密信息被破解的可能性，更好 地保護(hù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的安全。
[0014] 本發(fā)明的具體步驟如下：
[0015] (1)信息發(fā)送端
[0016] 步驟1 :讀取雷達(dá)數(shù)據(jù)文件
[0017] 讀取需加密的雷達(dá)數(shù)據(jù)文件（一個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)，一個(gè)數(shù)字、字母或其他字符 占一個(gè)字節(jié)），將所有字符依次轉(zhuǎn)化為ASCII碼，并統(tǒng)計(jì)出字符總數(shù)M。
[0018] 步驟2 :對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密
[0019] 用戶給定加密秘鑰的值，不同的秘鑰值對(duì)應(yīng)不同的加密算法，也就是通過與秘鑰 值對(duì)應(yīng)的加密函數(shù)對(duì)步驟1中讀取的ASCII碼值依次進(jìn)行變換，該變換過程即為加密過程。 為了保證解密時(shí)的準(zhǔn)確性，必須保證加密算法的可逆性，因此，加密函數(shù)必須必須存在反函 數(shù)，也就是說在整個(gè)定義域上必須是單調(diào)的。
[0020] 但如果加密過程是分?jǐn)?shù)據(jù)段進(jìn)行的話，則對(duì)加密函數(shù)沒有必須在整個(gè)定義域單調(diào) 的要求。采用該方式加密，不同的數(shù)據(jù)段對(duì)應(yīng)不同的算法，此方法需加密秘鑰提供分段段 數(shù)、每段長(zhǎng)度和各段加密算法對(duì)應(yīng)值。
[0021] 實(shí)際上，以數(shù)據(jù)段為單位的加密可以看作卷積碼編碼過程的變體，而與卷積碼不 同的是該過程不是針對(duì)整體而是針對(duì)部分信息，而采用此種方法不僅能夠滿足解密要求， 而以密鑰為代碼的多函數(shù)解密則能夠大幅度的提高破譯難度。需要注意的是，這個(gè)過程并 不是嚴(yán)格意義上的卷積編碼過程，而是采用了卷積碼中信息依賴關(guān)系的思想的編碼過程。
[0022] 步驟3 :確定原始圖像及數(shù)據(jù)嵌入算法
[0023] 用戶提供原始圖像，必須是指定格式（如jpg、bmp、gif等格式中一種）的彩色圖 像。讀取原始圖像以像素為單位的尺寸：高度為HeightNum個(gè)像素，寬度為WidthNum個(gè)像 素?？傁袼攸c(diǎn)（HeightNumXWidthNum)必須大于或等于雷達(dá)數(shù)據(jù)文件的字符總數(shù)M。
[0024] 用戶提供數(shù)據(jù)嵌入密鑰，不同的數(shù)據(jù)嵌入密鑰值對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)嵌入算法。數(shù)據(jù) 嵌入算法包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：①彩色圖像R、G、B三通道分別嵌入數(shù)值信息、標(biāo)志位信息 和加密密鑰信息三個(gè)中