明文转换为DNA序列的对称密码算法与应用

摘要

明文转换为DNA序列的对称密码算法通过使用现代生物学技术，利用海量DNA分子特性和现代密码技术相结合，将DNA序列作为加密消息的载体，实现了明文数据加密及认证等密码学功能。明文转换为DNA序列的对称密码算法以现代密码学思想为基础，利用合成、扩增、数字编码等分子生物学中的技术手段，将明文数据转换为DNA序列密文数据及其逆变换还原为明文。本文主要研究将明文数据转换为DNA序列的对称密码算法及其在信息隐藏中的应用。
　　本文研究实现了一种扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法，它通过使用三级处理机制来提供安全性。该方法采用Unicode编码文件数据，给出改进的圆形局部二值模式，以适应中、英文文本及其混合文本数据的处理。将待加密数据转换为移位文本并找到其补码，然后执行文件数据LBP操作，将移位文本序列转换为DNA序列，最后利用DNA转换表和查找表操作得到DNA序列形式的密文数据。在解密过程中，按逆序执行生成DNA序列密文的解密数据。此外，设计实现了扩展的明文转换为DNA序列的对称密码并行算法。实验测试表明，给出的算法实现了明文转换为DNA序的中英文及其混合文本文件数据的加密和解密。与扩展的明文转换为DNA序列的对称密码串行算法相比，明文转换为DNA序列的对称密码并行算法所需的加密解密时间大大减少，加速效果明显。
　　在上述工作的基础上，本文将扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法应用于信息隐藏处理。通过利用碱基互补与插入法人工合成一组新的目标DNA序列，设计出合适的引物序列，根据引物序列合成引物并装载到目标DNA序列中进行标记。利用DNA技术切割和拼接，将包含了DNA序列的密文信息与引物的组装伪DNA序列植入原始长链DNA链中，将其与不包含任何信息的原始DNA链进行混合，从而实现信息的有效隐藏。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 目的与意义

1．2 DNA计算

1．2．1 DNA计算研究现状

1．2．2 DNA计算中常用的操作

1．2．3 DNA计算机挑战

1．3 基于DNA计算的密码研究进展

1．4 本文研究内容

1．5 本文组织结构

第二章 扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法及并行化

2．1 扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法

2．1．1 明文转换为DNA序列的对称密码算法

2．1．2 扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法

2．1．3 实验

2．2 扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法并行化

2．2．1 扩展明文转换为DNA序列的对称密码并行算法

2．2．2 实验

2．3 本章小结

第三章 应用明文转换为DNA序列的对称密码算法的信息隐藏

3．2 基于扩展的明文转换为DNA序列的对称密码算法的信息隐藏

3．2．1 应用插入法和扩展的明文转换为DNA序列的密码算法进行信息隐藏

3．2．2 应用互补法和扩展的明文转换为DNA序列的密码算法进行信息隐藏

3．3 本章小结

4．1 工作总结

4．2 下一步工作

参考文献

致谢