PKCS#11敏感密钥安全威胁与防范研究

PKCS#11定义了一套密码设备应用接口,并已广泛被业界应用。但是该应用接口在应用中存在各种易受攻击的缺陷,比如攻击者通过运用接口命令对存储在设备中的敏感密钥构成安全威胁。本文以敏感密钥的安全管理为目标,以StephanieDelaune的DKS数学模型为理论基础,在多变的全局状态的前提下,采用NuSMV自动化和形式化地分析PKCS#11中的核心密钥管理命令操作的安全性,以及PKCS#11中的敏感密钥被敌手取出的各种情况,一定程度上完善了PKCS#11中敏感密钥的安全性配置。

基于AES的改进视频加密测试

为了使得视频加密技术具有更加良好的加密效果,在原本AES加密算法基础上进行了创新,通过加密元素的选取、运动矢量的加密方案设计、DCT变化系数的加密方案设计三部分进行了展开分析与实验;经过后续仿真验证,密钥敏感性得到了很好的提升;视频质量方面,改进后的AES算法的RGB直方图可知其加密效果和解密还原效果良好,经过对比分析,改进后的AES算法加密的SSIM值最小、PSNR值更低,即加密效果相对更好;经过计算可知,编码时间百分比增加了0.23%,解码时间百分比增加了8.56%,对NPCR、UACI以及加密前后视频帧像素对的相关系数等参数分别测试可知,相比前人的几种加密方式,改进后视频加密安全性能最好;综上分析可知,改进后视频加密效果最好。

基于混沌与菲涅尔变换的多彩色图像加密算法

针对常见的基于混沌系统的多图像光学加密存在密钥敏感性不强、加密方法安全性不高等问题,设计了基于混沌Chen系统和菲涅尔变换的多彩色图像光学加密方法。首先,每幅彩色图像均被分解为R、G和B通道,并对每个通道的幅值独立进行归一化处理,得到归一化图像。其次,设定混沌系统初始值和控制参数,利用Chen混沌系统生成三个高维混沌相位掩码,分别对每幅图像的三通道相位信息进行调制处理,然后将调制后的R、G、B通道分别进行叠加重组。并对重组后的通道图像分别进行菲涅尔变换处理,得到相应的通道密文。最后,将通道密文重新融合,得到最终的密文图像。数值仿真结果表明,与现有的基于混沌系统的加密算法相比,所提算法具备更高的密钥敏感性,以及更高的抵抗各种攻击的能力,熵值达到了7.996,稳定的NPCR和UACI分别为99.84%、35.63%。

并行图像耦合超混沌系统的图像加密算法

为有效增强图像加密系统的安全性,提出一种基于并行子图像与超混沌相结合的加密算法。采用Logistic映射对初始明文图像进行分离及置乱,改变子图像的位置,根据该映射迭代计算得到的序列,置乱子图像像素矩阵的行与列,改变其像素的位置;将Lorenz系统和Chen系统结合起来,对每个子图像分别进行扩散加密处理,改变它们的像素值;将加密完后的子图像进行重组,输出密文。仿真结果表明,该算法安全性高、密钥空间大、密钥敏感性强,可显著提高抗攻击能力。

基于小波变换域混沌加密与循环移位的改进图像加密算法

传统混沌图像加密算法均对图像的空间域进行处理,该情况的密钥敏感度较低、关联性较高,对此,提出一种基于小波变换域混沌加密与循环移位的改进图像加密算法。首先,根据原图像生成对应的密钥,并采用该密钥对原图像作循环移位处理;然后,将图像进行小波变换,获得小波变换域;最后,对图像进行二维混沌映射,作置乱处理。实验结果表明,本算法的统计性能、鲁棒性能以及密钥敏感性均具有一定的优势。

基于DNA合成图像和混沌映射的图像加密算法

为了向图像加密算法注入更多的伪随机性,以提高算法的性能,提出一种基于DNA合成图像和混沌映射的彩色图像加密算法,其主要改进体现在计算规则上。首先,对于彩色图像的每个像素,采用多个DNA编码规则替换单一编码规则;然后,对于像素扩散,采用多个DNA操作代替单个DNA操作;最后,将要加密的图像与原图像相结合,并将加密后的图像与另一合成图像相结合。仿真结果和安全性分析验证了本文算法的有效性,与其他算法相比,密钥空间的复杂度和安全性分析验证了提出算法所需的操作更少。统计攻击分析、密钥敏感度、差分攻击分析等证明了提出算法拥有更高的安全性和有效性。

基于离散分数阶Fourier变换本征矢量分解的图像加密算法

针对目前采用分数阶傅里叶变换对图像进行加密的算法中,其主要存在密钥敏感性较差等不足,提出一种将离散分数阶Fourier变换与指数随机相位掩膜、Logistic混沌映射结合起来进行加密的新算法。该算法在加密过程采用离散分数阶Fourier变换本征矢量分解的方法进行运算,显著提高了加密系统的安全性能。首先,对原始图像进行Logistic映射混沌置乱处理,接着与第一个指数随机矩阵A相乘,之后再经α阶离散的分数阶Fourier变换;其次,与第二个指数随机矩阵B相乘,再经β阶离散的分数阶Fourier变换;最后,利用Logistic映射对图像再次进行置乱处理来获得最终的密文图像。仿真结果表明:与其他类似加密机制相比,该加密系统兼顾了更强的密钥敏感性以及更高的安全性。

提取明文信息耦合多混沌像素混乱的彩图RGB分量同步无损加密算法

针对当前的彩色图像加密方案都是将R、G、B三基色的像素分离来单独进行加密,且生成的混沌序列不依赖于明文信息,导致密文随机性和抗攻击性较差等不足,提出了提取明文信息耦合多混沌像素混乱的彩图RGB同步加密算法。首先,将图像RGB三基色的像素进行分离、二值化与矢量化处理,得到RGB三个矢量;重组这些矢量,得到R、G、B各像素均彼此依赖的置乱矩阵;然后,通过提取明文图像信息来控制四个超混沌系统的迭代,得到与明文相关的随机序列,对置乱矩阵完成列、行扩散。仿真结果表明,与其他彩图加密机制相比,加密系统的安全性更高,且密钥空间更大,密钥敏感性强。