基于(t, n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法
【專利摘要】一種基于(t,n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，包括共享密鑰生成和安全認(rèn)證兩個過程，基于相位恢復(fù)算法對認(rèn)證圖像進行編碼，得到兩個相位密鑰ψ1和ψ2，通過拉格朗日插值算法，對第一個相位密鑰ψ1的每一個像素值進行n項拆分，得到n個共享子密鑰，將其分發(fā)給n個不同的密鑰共享體；這些密鑰共享體利用所持有的子密鑰對恢復(fù)出第一個相位密鑰信息ψ1′，與第二個相位密鑰ψ2一起經(jīng)認(rèn)證系統(tǒng)，得到輸出圖像，將輸出圖像與認(rèn)證圖像進行匹配，分別采用線性相關(guān)系數(shù)和非線性相關(guān)峰作為強認(rèn)證和弱認(rèn)證的判據(jù)，根據(jù)認(rèn)證級別決定用戶的使用權(quán)限，能夠?qū)崿F(xiàn)多人參與的分級認(rèn)證，并且可以通過高t值的設(shè)定來提高認(rèn)證系統(tǒng)的安全等級。
【專利說明】基于(t, η)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法
[0001]算法領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種基于(t，n) (t，n均為正整數(shù)，且t < η)門限密鑰共享體制和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，屬于信息安全算法領(lǐng)域。
[0003]背景算法
[0004]隨著信息網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，電子交易、身份識別等網(wǎng)絡(luò)算法逐漸司空見慣，如何正確識別通信雙方的身份，保證雙方通信過程的安全日益成為人們研究的焦點，身份認(rèn)證算法的發(fā)展直接關(guān)系到信息算法產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0005]也正由于網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，一些不法分子利用網(wǎng)絡(luò)漏洞竊取、篡改他人信息的現(xiàn)象屢有發(fā)生。傳統(tǒng)的基于光學(xué)4-f系統(tǒng)的身份認(rèn)證系統(tǒng)遵循一人一密鑰原則，因此一旦密鑰丟失，便會造成不可恢復(fù)的損失，門限密鑰共享體制恰恰能夠解決這一問題。秘密共享算法是門限密碼體制的基礎(chǔ)，一個典型的門限密碼體制有如下特點:(1)秘密被分割為η個子秘密發(fā)送給η個參與者；(2)任意t個及t個以上的參與者可以協(xié)作進行解密；(3)任意t-Ι個或t-Ι個以下的參與者則不可以進行解密。
[0006]作為一種典型的光學(xué)信息處理算法，相位恢復(fù)算法在光學(xué)信息安全，特別是在安全認(rèn)證領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
[0007]目前，(t，n)門限密鑰共享體制與相位恢復(fù)算法結(jié)合用于分級安全認(rèn)證還沒有見諸文獻報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提出一種基于(t，n) (t，n均為正整數(shù)，且t<n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，主要基于拉格朗日差值方法，利用多項式分割相位密鑰，組成了多人參與的認(rèn)證系統(tǒng)，在一定程度上提高了認(rèn)證系統(tǒng)的安全系數(shù)，非線性相關(guān)系數(shù)的引入為認(rèn)證系統(tǒng)的認(rèn)證級別提供了一種判據(jù)。
[0009]本發(fā)明的基于(t，n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，包括共享密鑰生成和安全認(rèn)證兩個過程:
[0010]共享密鑰生成過程是，基于菲涅耳域的相位恢復(fù)算法對認(rèn)證圖像進行迭代編碼，得到兩個相位密鑰ψ1; ψ2，將認(rèn)證圖像存入認(rèn)證中心，基于拉格朗日差值算法對第一個相位密鑰V1的每一個像素值進行η項拆分，得到η個共享密鑰對，其中任意不少于t對子密鑰能精確恢復(fù)原相位密鑰，將這η對密鑰分發(fā)給η個不同的密鑰共享體；
[0011]安全認(rèn)證過程是，密鑰共享體通過持有的密鑰對恢復(fù)出第一個相位板的信息Ψ/，與第二個相位密鑰ψ2—起，通過菲涅耳衍射變換在輸出平面上得到輸出圖像，將輸出圖像的振幅信息與認(rèn)證圖像進行匹配，根據(jù)匹配程度確定用戶的使用權(quán)限。
[0012]所述共享密鑰生成過程，具體包括以下步驟:
[0013](I)通過菲涅耳域的迭代相位恢復(fù)算法對認(rèn)證圖像進行編碼，得到兩個相位密鑰V1, Ψ2 ;X較高的使用權(quán)限；
的線性相關(guān)系數(shù)⑶沒有達到事先設(shè)定的閾
二者的非線性相關(guān)系數(shù)冗，如果存在一個明，用戶能夠獲取較低的使用權(quán)限；:峰值，則認(rèn)為認(rèn)證失??；
[算法，利用多項式分割相位密鑰組成了多I高認(rèn)證系統(tǒng)的安全等級，非線性相關(guān)系數(shù)了一種判據(jù)，實現(xiàn)了分級安全認(rèn)證，從而提準(zhǔn)入檢查系統(tǒng)等領(lǐng)域。3。3。
I到的兩個相位密鑰。[0037]本發(fā)明包括共享密鑰生成和安全認(rèn)證兩個過程，所涉及的(t，n)門限密鑰共享機制以t= 3，n=5的(3，5)門限為例，具體步驟如下:
[0038](I)圖1給出了本發(fā)明的認(rèn)證圖像lena。圖2為獲取兩個相位密鑰的光路示意圖，其中I是輸入平面，II是變換平面，III是輸出平面，三個平面選取的坐標(biāo)分別為(X1, yi)，(&，72)和(1，7)。Cl1為輸入平面和變換平面之間的距離，(12為變換平面和記錄平面之間的距離。在輸入平面和變換平面上各放置一塊隨機相位板RPM1和RPM2，其振幅透過率分別為exp[i2 π F1(X1J1)]和 exp[i2:n Ψ2 (x2，又2)]，其中 Vi(XiJi)和 V2(x2，y2)是兩個隨機分布在[0，I]之間的白噪聲。當(dāng)一個波長為λ的單色平面波照射輸入平面，在菲涅耳近似的條件下，變換平面的復(fù)振幅場U1可以表示為:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種基于(t，n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，其中t，η均為正整數(shù)，且t ( n，該方法包括共享密鑰生成和安全認(rèn)證兩個過程，其特征在于: 共享密鑰生成過程是，基于菲涅耳域的相位恢復(fù)算法對認(rèn)證圖像進行迭代編碼，得到兩個相位密鑰Ψ1; Ψ2，將認(rèn)證圖像存入認(rèn)證中心，基于拉格朗日差值算法對第一個相位密鑰V1的每一個像素值進行η項拆分，得到η個共享密鑰對，其中任意不少于t對子密鑰能精確恢復(fù)原相位密鑰，將這η對密鑰分發(fā)給η個不同的密鑰共享體； 安全認(rèn)證過程是，密鑰共享體通過持有的密鑰對恢復(fù)出第一個相位板的信息Ψ/，與第二個相位密鑰Ψ2—起，通過菲涅耳衍射變換在輸出平面上得到輸出圖像，將輸出圖像的振幅信息與認(rèn)證圖像進行匹配，根據(jù)匹配程度確定用戶的使用權(quán)限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于(t，n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，其特征在于:所述共享密鑰生成過程，具體包括以下步驟: (1)通過菲涅耳域的迭代相位恢復(fù)算法對認(rèn)證圖像進行編碼，得到兩個相位密鑰Ψ1;Ψ2 ； (2)選擇一個關(guān)于變量X的拉格朗日插值多項式f(xXy+n^x+n^+.H+niHxtlmodq,其中Hi1, m2為隨機常數(shù)，y為待拆分的相位密鑰Ψι，q是任意素數(shù)，t為門限恢復(fù)值，mod表示取模操作； (3)將第一個相位密鑰V1基于(t，n)門限進行拆分，得到η對子相位密鑰，其中正整數(shù)η為拆分相位密鑰V1的 數(shù)目； (4)將η對子相位密鑰分發(fā)給η個不同的密鑰共享體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的基于(t，n)門限密鑰共享和相位恢復(fù)算法的圖像分級認(rèn)證方法，其特征在于:所述安全認(rèn)證過程，具體過程包括以下步驟: (1)密鑰共享體利用所持有密鑰對恢復(fù)出第一個相位板信息Ψ/; (2)恢復(fù)出的相位板信息UV與相位密鑰V2—起，經(jīng)認(rèn)證系統(tǒng)在輸出平面上得到輸出圖像/; (3)將輸出圖像/與認(rèn)證圖像I進行匹配； (4)如果輸出圖像/與認(rèn)證圖像I二者的線性相關(guān)系數(shù)CC足夠高或者高于事先設(shè)定的閾值，則認(rèn)為此時用戶通過強認(rèn)證，能夠獲取較高的使用權(quán)限； (5)如果輸出圖像/與認(rèn)證圖像I二者的線性相關(guān)系數(shù)CC沒有達到事先設(shè)定的閾值，轉(zhuǎn)而計算二者的非線性相關(guān)系數(shù)NC ； (6)通過計算輸出圖像/與認(rèn)證圖像I二者的非線性相關(guān)系數(shù)NC，如果存在一個明顯的非線性相關(guān)系數(shù)峰值，認(rèn)為用戶通過弱認(rèn)證，用戶能夠獲取較低的使用權(quán)限； (7)若認(rèn)證過程未出現(xiàn)明顯非線性相關(guān)峰值，則認(rèn)為認(rèn)證失敗。
【文檔編號】H04L9/30GK103840946SQ201410113432
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】孟祥鋒, 潘雪梅, 王玉榮 申請人:山東大學(xué)