融合2D压缩感知的缩略图格式保留加密隐私保护

目的随着云存储服务的普及,人们越来越习惯在云中存储图像,但存在高开销的数据传输、数据篡改以及可能泄露用户隐私的问题。为此,本文提出一种新型的基于2维压缩感知(2D compressed sensing,2DCS)与缩略图格式保留加密(thumbnail-preserving encryption,TPE)结合的数据隐私保护方案。方法利用确定性二进制对角(deterministic binary block diagonal,DBBD)矩阵作为测量矩阵对原始图像进行压缩采样,压缩采样的观测值能够保留图像的结构相似性,提高视觉上的观感体验,并通过误差像素集和显著性像素集生成关键像素集,利用2维离散小波变换将关键像素集嵌入压缩信号,在保证图像恢复质量的同时极大地去除冗余信息。最后通过TPE使合法用户在隐私性与可用性之间取得良好平衡。结果该方案能够在压缩图像的同时保留图像的形态和重要特征,在压缩图像以降低存储成本的同时保证图像边缘和纹理等重要部分的重建质量。实验结果表明,重建图像的视觉效果与原图非常接近,实测平均信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)和结构相似性(structural similarity,SSIM)显著提升。压缩率为0.25时,平均PSNR大于31.8 d B,SSIM大于0.97。相比于未使用关键像素集重建图像,PSNR和SSIM分别提高约4%用于实际的图像云存储服务。结论与传统的压缩加密方案相比,基于2DCS与TPE的隐私保护方案(2DCS-TPE)不仅保证隐私性、可用性及合法用户体验,还实现了低采样复杂度和节约资源存储成本,减轻设备负担,并且具有较好的重建质量。

一种数值型的保留格式加密算法

对保留格式加密(formatpreserving encryption,FPE)进行了研究,提出一种新的数值型保留格式加密算法,未使用CycleWalking,显著提高了保留格式加密算法的性能.通过明文位数确定分组长度,包括偶数长度和奇数长度,其核心思想是通过构造加法群、有限域、S盒实现混淆和扩散,利用置换算法和跳过算法实现保留格式.密钥扩展算法按照明文的分组长度弹性输出,使用流密码的密钥生成器生成子密钥.用具体实例验证了所提出的算法能正确实现保留格式加密,且不同代数群运算和S盒的非线性变换增加了算法的安全性,安全性分析表明该算法可以达到实际安全性的要求.最后,将提出的算法和NIST提出的FPE算法标准FFX进行了比较,结果表明,对于FFX的一个128b的分组(32位十进制数字),所提出的算法比FFX快约30倍.

保留格式加密技术研究

围绕基本构建方法、加密模型和安全性等方面,对保留格式加密(format-preserving encryption,简称FPE)的研究现状进行了综述.在基本构建方法方面,介绍了Prefix,Cycle-Walking和Generalized-Feistel方法的工作原理及适用范围;在加密模型方面,分析了FPE模型或方案所呈现的构造特点,介绍了典型模型的工作原理,总结了Feistel网络的类型及其在FPE中的应用情况;在安全性方面,描述了保留格式加密的安全目标及相关的游戏模型,分析了各安全目标之间的关系.最后介绍了保留格式加密的应用领域,指出性能、完整性认证以及FPE在数据库加密应用中如何对密文进行范围查询、算术运算将是进一步需要解决的问题.这些研究工作将对保留格式加密的研究起到一定的促进作用.

保留格式加密模型研究

对保留格式加密(FPE,format preserving encryption)进行了研究,指出加密模型的设计思想正向如何降低问题域的复杂性发展;提出了编码后加密(CtE,coding-then-encipher)的新模型,描述了工作原理及算法,分析了安全性;最后提出了CtE模型在charsn域内的一个应用方案,介绍了使用的编解码算法,分析了其效率。

变长编码字符型数据的保留格式加密

提出了两种变长编码字符型数据的保留格式加密方案。方案1基于Feistel网络构建合适的分组密码,并结合cycle-walking确保密文输出在合理范围内,适用于明文较短且需要隐藏字符个数的保留格式加密;方案2将明文消息空间划分为若干子集,在子集上进行定长编码字符型数据的加密,具有较高效率,适用于任意明文长度的保留格式加密。

流式网络图像的保留格式加密

根据流式网络图像(PNG)图像的压缩过程和格式要求,提出了基于保留格式加密的PNG图像的格式兼容加密方案.该方案在图像压缩之前,对各种类型的PNG图像采用不同的加密算法,实现对像素矩阵的保留格式加密.探讨了该方案在PNG图像的退化和保密两个方面的应用,通过实验对加密效率进行了分析.实验表明,该方案能够有效地实现对PNG图像的退化和保密,并具有较高的效率.

基于格式保留的敏感信息加密方案

格式保留加密具有加密后数据格式和数据长度不变的特点,不会破坏数据格式约束,从而降低改造数据格式的成本。分析现有敏感信息格式保留加密方案,均基于对称加密体制,存在密钥传输安全性低和密钥管理成本较高等问题。提出了身份密码环境下基于格式保留的敏感信息加密方案,与现有的格式保留加密方案相比,通信双方不需要传递密钥,通过密钥派生函数来生成加密密钥和解密密钥,利用混合加密的方式提高了敏感信息传输的安全性。并且证明了该方案满足基于身份的伪随机置换安全,在适应性选择明文攻击下具有密文不可区分性。

敏感信息的保留格式加密模型

提出了基于保留格式加密(FPE:format-presetving encryption)的敏感信息通用加密模型,并提供了适用于该模型的密钥分散算法.分析了模型的安全性,包括FPE算法的安全性和密钥分散算法的安全性.提出了存在分段约束的特定格式敏感信息FPE算法,并分析了该算法的安全性和效率.

基于改进保留格式加密的民航旅客数据脱敏方法

文章提出逆推检验法和瑕疵度指标,以量化和检验脱敏后数据的关联性。同时提出消除基于保留格式加密的数据关联性敏感子段模型,通过计算各个子段之间的关联性并设置阈值消除关联性,筛选合理的脱敏子段。理论分析和实验结果表明,改进后保留格式加密方法脱敏的数据的瑕疵度降低,在有效降低数据泄露风险的同时保证了数据的可用性。

SM4-FPE:基于SM4的数字型数据保留格式加密算法

保留格式加密算法能在加密的同时保证明文和密文格式相同.现有保留格式加密算法以国际分组密码算法为基础设计,且效率有待改进.提出一种基于我国商用分组密码算法SM4的数字型数据的保留格式加密算法.通过对数字型特征数据进行分段处理后,利用平衡Feistel结构或非平衡Feistel结构进行轮运算和模运算,在每轮轮运算中用SM4加密截断实现F函数功能,并对分段加密结果组合后的密文进行校验得到加密后的保留格式密文.所提出的算法能正确实现保留格式加密,扩展了SM4的应用,且通过减少Cycle-Walking的使用提高算法效率.安全性分析表明,提出的算法与SM4安全性相当.

保留格式加密技术在民航信息系统数据处理中的应用研究

采用保留格式加密技术加密航班信息、旅客信息、客票信息等民航信息系统数据,选取简单、有效的FF1算法和FF3算法以及更为灵活的混合格式加密算法IFX,采取高位偏移、变长格式、数值间接映射、以数据库的id号为随机因子等策略优化扩展算法功能。在保证信息安全性、完整性和真实性的同时,保留民航信息系统数据的内在格式,支持在不解密数据的条件下实现对数据的统计分析,降低数据泄露的风险。

保留格式加密的双扰工作模式

在通常的分组密码ECB或CBC工作模式下,当数据分组的分组长度较小时,可能会因为密文组重复导致明文信息泄露。为此,给出了一种适用于保留格式加密算法的创新工作模式。以加密初始向量为起点,用一种密钥参与运算的非线性递归方法产生不可预测序列,并以加扰形式将该序列作用到分组迭代变换的输入和输出数据组中。即明文组变换到密文组的过程由明文加扰、分组加密和密文加扰三步构成。这样的工作模式将使得攻击者难以获得和积累明密对,以及实施已知明文攻击。这将在一定程度上消除某些密码算法因为明文组空间较小而存在的安全缺陷。因此,该工作模式适用于某些保留格式加密算法或分组较小的轻量级分组算法。

基于FPE技术的数据库加密算法研究

本文从FPE技术入手,详细阐述了FPE技术内容之后,分别从整数保留格式加密算法以及时间日期类型加密算法两个方面内容,对其加密技术展开进一步研究,最后通过数据库加密技术的测试,分析相关技术的可行性。根据本文的研究结果可知,通过FPE技术可以满足数据库数据保密管理的相关要求,且系统的维护难度低,具有推广价值。

基于k-分割Feistel网络的FPE方案

基于对保留格式加密(FPE,format-preserving encryption)方案中Feistel网络构造特点的分析,针对当前使用2-分割Feistel网络构造的FPE密码分组长度范围较小的问题,提出基于k-分割type-2 Feistel网络的FPE方案,以适应各种长度数据的加密需求。通过实验验证,type-2 Feistel网络可以使用较小规模伪随机函数构造各种分组长度密码,具有广泛实用性。

基于FPE技术的企业安全邮件解决方案

由于域内大量敏感信息的存在,企业内部电子邮件系统的安全性受到大量企业管理者的重视。在对现有各种安全电子邮件解决方案进行分析的基础上,指出了现有方案的不足之处。针对存在的问题,充分利用保留格式加密(FPE)技术加密后数据格式和长度不变的特点,在保证邮件协议能正常使用的前提下,对邮件头部信息进行了有效的安全保护,提出了一种基于Feistel网络FPE算法的安全邮件解决方案,使得在保障企业内部电子邮件服务器端和客户端安全性的同时,传输邮件的效率和安全同样获得了保证。

分组密码的隐秘密文分组链接模式

针对分组较小的分组密码算法在安全方面存在的某些设计缺陷,以及因明文组空间较小可能引发的明文格式特征泄露问题,设计了一种能适用于较小分组长度的分组密码工作模式。对长段明文进行分组加密时,通过将前一组密文与系统参数及密钥因素混合产生一组伪随机向量,并将该向量以加扰形式作用到当前明文组,然后对被加扰的明文组做多轮迭代式分组加密。由于被加扰后的明文组具有不可预测性,可有效地防止已知明文或选择明文攻击。给出了一种产生认证标签的方法,使得该工作模式可提供数据加密和报文完整性检验功能。

敏感信息的密码学保护方法

本文介绍了一种可以应用于敏感信息保护的密码学方法--保留格式加密。保留格式加密是一种全新的密码学技术,将一种特定格式的明文加密成相同格式的密文,因此密文的类型和长度与明文相同,不需要改动数据在数据库中的存储结构,降低数据库应用系统改造的成本,可以成为敏感信息保护的有效方法,具有较广的应用前景。