基本信息
- 项目名称：
- 面向数字图像的多级多层加密示范系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 以服务我国网络平台下的涉及国家安全、航空航天、国防军事等高机密数字图像信息安全交互为目标。建立满足不同加密强度需求的加解密示范系统。该作品的选题与着眼点具有战略性、前沿性、创新性和带动性，是我国信息化进程中迫切需要解决的重大问题之一。把对称和非对称加密体制、序列密码和分组密码、专用压缩算法和混沌算法等技术融为一体。系统具有良好的加密效果与效率。
- 详细介绍：
- 该作品的选题与着眼点具有战略性、前沿性、创新性和带动性，是我国信息化进程中迫切需要解决的重大问题之一，适用国家安全、航空航天、军事国防、金融经济、核心技术等高机密信息安全领域。建立了把对称与非对称加密体制、序列密码和分组密码重构为混合置乱加密体制的多级层加密理论基础、模型和算法体系。集基于混合面原理、基于分子结构移位原理、基于混合图元原理和兼有压缩与加密二者功能为一体的多级多层加密算法的关键方案与复合应用技术。 具有较强的抗穷举攻击、差分攻击、统计攻击等攻击的能力。具有良好的加密效果与效率。以一幅512X512的数字图像为例，加密耗时35ms，若用天河一号(1千万亿次/s) 计算机对其穷举攻击，理论计算耗时约为 4.1e+ 51)千万亿年。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、作品设计目的以服务我国网络平台下的涉及国家安全、航空航天、国防军事等高机密数字图像信息安全交互为目标。建立满足不同加密强度需求的加解密示范系统。二、作品设计和发明基本思路 1. 依据多级多层加密算法体系的理论基础和算法思想，明确作品性能与功能需求，采用软件工程的方法，建立面向数字图像的多级多层加密示范系统。 2. 进行加密效果与效率测试，进行抗穷举、差分、统计等攻击测试。 3. 通过大规模试（实）验，对系统功能性能进行系统分析和评价。三、创新点 1. 建立了把对称与非对称加密体制、序列密码和分组密码重构为混合置乱加密体制的多级多层加密理论基础、模型和算法体系。 2. 建设了基于混合面原理、基于分子结构移位原理、基于混合图元等原理的多级多层加密算法的示范系统。 3. 构建并实现了压缩与加密二者功能兼有，独具特色的专用压缩工具技术方案。 4. 实现了P2P的即时协同通信。四、关键技术 1. 多级多层加密算法的关键方案与复合应用技术。 2. 抗穷举攻击、差分攻击、统计攻击等攻击的关键算法与测试技术。 3. 实现公网与私网、公网与公网、私网与私网之间的即时通信的关键方案与技术。五、主要技术指标 1．可满足一幅或多幅数字图像加密或解密需求； 2．具有良好的抗穷举、差分、统计等攻击性能； 3．隐含复杂加密过程，操作便捷，加解密的效果效率符合实际需求。
科学性、先进性
- 一、作品的科学性依据现代密码算法理论，密码标准和密码体制，构造多级多层密码算法体系。理论支撑坚实，方法运用科学、步骤设计严谨。已完成的1700多次试（实）验，证明了该算法的加解密效率与效果令人满意。作品研发，遵循GB8567-88、GB-T 11457-2006、CMMI软件质量保证、软件测试等计算机软件标准，应用成熟的计算机网络通信、数据存储等技术进行设计与编码。二、作品的先进性 1. 经长期文献跟踪与科技查新，目前，尚未发现与本课题相同的加密算法思想与算法模式。 2.可满足网络平台下的国家安全、军事国防等高机密数字图像信息安全交互需求。 3. 具有良好的加密效果与效率。以一幅512X512的数字图像为例，加密耗时35ms，若用天河一号(1千万亿次/s) 计算机对其穷举攻击，理论计算耗时约为 4.1e+ 51)千万亿年。 4. 基于互联网的公网与私网、公网与公网、私网与私网之间的即时协同通信。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品获2011年校级“萌芽杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。 获2011年第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。 经科技查新，目前国内尚未发现与本作品相同软件作品或文献。
作品所处阶段
- 完成与推广使用阶段
技术转让方式
- 面谈+合同
作品可展示的形式
- 现场演示,图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、系统使用说明首先通过PKI专用u盘进行身份认证，进入系统，然后选择明文或需要解密的密文自动进行加密或解密操作，最后发送密文信息。解密过程是加密的逆过程。如果处于监管需要，可使用超级用户专用加密u盘，进入后台，浏览操作保存在日志中的系列信息。二、技术特点和优势 1. 集基于混合面原理、基于分子结构移位原理、基于混合图元原理等多种加密算法优势为一体的技术方案，技术优势彰显。 2. 采用了压缩与加密二者功能兼具，独具特色的专用压缩工具技术。 3. 具有优秀的抗穷举、差分、统计等攻击项目的能力。 4. 基于互联网的即时协同通信。 5. 系统运行隐含了复杂的加密或解密过程，界面友好，操作简单便捷。加密与解密的效果与效率满足实际需求。三、适用范围适用国家安全、航空航天、军事国防、金融与核心技术等高机密信息安全领域。四、应用前景该作品的选题与着眼点具有战略性、前沿性、创新性和带动性，是我国信息化进程中迫切需要解决的重大问题之一，推广应用前景广阔。
同类课题研究水平概述
- （一）国外密码学研究现状及分析 1.1 美国密码学研究概况 1973年，美国国家标准局为了加强密码体制建设，在全国范围内组织了大规模的公开征集密码体制活动。该项活动产生了数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）这一重要成果。1976年，美国密码学专家Whitfield Diffie等人发表了“New Directions in Cryptography（密码学的新方向）”一文，提出了非对称密码体制，开拓了密码学的新方向，被誉为“密码学上的一个里程碑”。 2000年，美国NIST公告了符合高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）算法的Rijndael加密算法。AES于2001年被NIST机构正式确定为数据加密的新标准。 1.2 欧洲密码学研究概况尽管NESSIE收到的17个推荐算法涉及范围更加广泛，但与AES相比，这些获得推荐的算法设计思想比较单一，缺少创新且受AES影响较大，整体结构主要采用Feistel变换与SP网络，非线性主要靠S盒来实现。 2004年，为了筛选出欧洲流密码标准算法，推动广泛应用，欧洲信息社会技术项目基金出台了ECRYPT计划。2005年，在网上公布了Esteam工程的34个候选算法，经过二轮评估，于2008年发布评估报告。 1.3 日本密码学研究概况 1998年，日本密码学家M. Kanda等人提出128比特分组E2加密算法。2000年，日本政府专门成立了密码研究与评估委员会,筛选出29种电子政府推荐密码算法。出台了电子政府推荐密码技术应用指南。 2001年，日本政府制定了《e-Japan战略》，计划在5年内把日本建成世界最先进的IT国家。 2003年，日本总务省量子信息通信研究推进会提出了以新一代量子信息通信技术为对象的长期研究战略，计划在2020年至2030年间，建成绝对安全保密的高速量子信息通信网，以实现通信技术质的飞跃。（二）我国密码学研究概况总体情况如中国密码学会理事长裴定一教授2010年10月17日所说：“我国密码学研究主要存在的问题是，原创性成果少，理论研究与实际应用差距比较大。”基于以上综述，本项目研究符合我国战略发展规划，对于促进我国密码事业发展，加固我国信息安全具有重要现实意义。
