基於雙光束干涉的光學信息安全技術研究

《基於雙光束干涉的光學信息安全技術研究》是依託深圳大學，由何文奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於雙光束干涉的光學信息安全技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何文奇
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

光學信息安全是一門研究如何將光學信息處理技術套用於信息安全領域的交叉學科，其中，基於雙光束干涉理論的信息安全技術的研究是近幾年興起的一個熱點，而目前，相關的報導幾乎都集中於基於對稱/非對稱密碼體制的圖像加密方法的研究，因此，如何在橫向和縱向兩方面同時推進相關研究的發展成為學者們亟需思考的問題。 在雙光束干涉理論的基礎上，一方面，本項目將研究基於單向密碼體制的圖像加密方法，以實現對機密圖像完整性的鑑別。同時，擬結合相位恢復技術，設計出一種分級的安全認證方案，以實現對用戶身份和訪問許可權的認證；另一方面，本項目將嘗試對基於雙光束干涉的加密方案進行科學的安全性評測，揭示其安全隱患，旨在進一步完善相關的密碼編碼理論和實驗技術。本項目擬首次將基於雙光束干涉的密碼編碼技術拓展至單向密碼編碼和安全認證領域，並對其安全性進行綜合評估。本研究無論從光學信息安全理論的完備性還是從實際套用前景來看都具有重要意義。

結題摘要

在“大數據”、“物聯網”以及“人工智慧”等技術迅速發展的背景下，各國政府和普通居民都開始重視信息安全的問題。同時，隨著針對傳統加密算法（如：AES, MD5, SHA-1等）的破解成本不斷下降，一些新型信息安全技術受到了越來越多的重視。相比於傳統的信息安全技術，“光學信息安全技術”具有“並行的數據處理能力”和“多維的設計自由度”等天然優勢。本項目研究了其中的一個較為重要的分支：基於雙光束干涉的加密/認證技術，其相對簡單的結構，以及相對較高的安全強度，使得其成為本領域發展速度最快、受關注度最高的技術。在項目立項之時，本人依據前期工作基礎，確定了三個主要研究內容： <1>，基於雙光束干涉的單向密碼體制的研究；<2>，基於雙光束干涉的安全認證系統的研究；<3>，基於雙光束干涉的密碼學分析的研究。 截至目前，項目進展基本順利，所取得的成果主要有：<1> 探討了光學單向加密體制以及光學非對稱加密體制的可行性，主要針對目前已報導的相關技術進行了評述，指出了領域內對此問題理解上的一些偏差，並先後協同舉辦了一次國內和一次國際會議，邀請相關專家展開系列頭腦風暴，加深了對此問題的理解；<2>，為了解決經典雙光束干涉加密/認證技術中的“輪廓復現”問題，提出了兩種不同思路的改進方案，通過與已報導的典型改進思路進行對比，驗證了我們方法的優勢；另一方面，在雙光束干涉的理論框架下，引入“剪下”干涉的結構，並進一步設計了兩種安全性增強的改進方案；<3> 一方面，深入研究了基於雙光束干涉加密/認證技術的安全隱患（“輪廓復現”問題），從向量分解的角度給出了其產生的根源；另一方面，從密碼分析學的角度，引入“非零元素個數”的約束辦法，設計了一種新型的單強度相位恢復算法，成功地以唯密文攻擊的方式，破解了經典雙隨機相位加密系統。進一步地，我們還設計了相關的光學實驗，對本方案進行了驗證。