基于椭圆曲线密码体制的公钥数字水印技术研究

摘要

随着数字产品版权保护问题的日趋重要，数字水印作为解决该问题的效手段受到普遍重视。但当前的研究大多都基于对称水印模型，算法不能公开，且只能由所有者本人提取水印。另外，研究的问题集中在水印的嵌入和提取算法上，很少有关于水印模型和实施协议的研究。事实上，若无模型和实施协议做保障，再稳健的算法也达不到有效的版权保护目的，从而制约了数字水印技术的实际应用。 本文分析了数字水印基本原理及典型算法，提出了Arnold变换的一种改进算法； 归纳了常见的数字水印性能评估方法，为后续的水印性能评价提供了依据；分析了椭圆曲线密码的基本理论，研究了运用椭圆曲线密码实现公钥数字水印的问题，提出了两种实现方法； 最后针对当前对称水印模型中存在的问题，借鉴公钥密码思想，提出了一种基于椭圆曲线密码体制的公钥数字水印模型，并在该模型基础上构建了一套引入中央监管机构的实施协议。 本文提出的水印模型，水印验证方便、抗解释性攻击能力强，并可对非法复制和传播进行追踪。运用椭圆曲线公钥密码算法，提高了水印安全性和加解密速度。改进后的Arnold变换算法，增大了密钥空间，加强了算法的安全性。运用二阶哈达玛变换对水印混合编码，实现了水印的二重嵌入和独立提取，为模型的建立奠定了基础。实验结果表明该模型对常见的图像处理攻击具有很强的鲁棒性，实施协议具有很好的可靠性和实用性。 本文的模型实现了公钥数字水印思想，但它是在借助于公钥密码算法的基础上实现的，与理想的公钥数字水印还有一定距离。这将是下一步的研究方向。

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第一章绪论

1.1背景和目的

1.2研究现状

1.3存在的问题

1.4本文工作

1.5本文结构

第二章数字水印技术

2.1数字水印的一般原理

2.1.1基本原理和特性

2.1.2数字水印的分类

2.1.3数字水印系统模型

2.1.4主要应用领域

2.2典型嵌入算法

2.2.1空域算法

2.2.2频域算法

2.3 Arnold变换算法的改进

2.3.1基本Arnold变换

2.3.2改进的Arnold变换算法

2.4数字水印的性能评估方法

2.4.1不可见性评估

2.4.2鲁棒性评估

2.5小结

第三章ECC体制在数字水印中的应用

3.1密码学

3.2椭圆曲线的数学基础

3.2.1有限域及其运算

3.2.2椭圆曲线算术

3.2.3椭圆曲线群的阶

3.2.4有限域上椭圆曲线的点加运算

3.3椭圆曲线上的密码体制

3.3.1基本加密体制

3.3.2 ECMQV 体制

3.4 ECC体制在数字水印中的应用研究

3.4.1基于椭圆曲线密码体制不对称性的方法

3.4.2基于密钥对应关系的水印方法

3.5小结

第四章ECDW公钥数字水印模型

4.1传统数字水印模型分析

4.2 ECDW模型总体框架

4.3曲线选取和密钥的生成

4.4水印的生成算法

4.5水印混合编码

4.6水印的嵌入和提取算法

4.6.1水印的嵌入算法

4.6.2检测和提取算法

4.7实验结果与分析

4.8小结

第五章基于ECDW模型的水印实施方案

5.1方案的基本框架

5.2方案的实施步骤

5.3方案的特点

5.4小结

第六章结束语

致谢

参考文献

研究成果