PDF《• Information Security》

信息安全 ? Information Security

212 ? 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 【关键词】QR 二维码 信息保护 混沌序列置 乱 离散余弦变换

1 引言 随着信息技术的不断发展,人们对信息载 体的容量和便携性有越来越大的要求,对于信 息保密和信息安全也有越来越高的要求.

QR 二维码和数字水印都是近年来在信息传播和防 伪领域中热门的技术,也是研究的热点.但是 由于 QR 码的编码过程是通过公开的数据信息 转换方法进行,因此 QR 二维码公开传播毫无 保密性. 数字水印技术是信息隐藏技术的一种, 多应用于数字作品的版权保护方面.其基本思 想是在数字产品中嵌入加密过的数字信号,在 不影响正常读取的情况下将作者、版权信息隐 藏在数字产品中.本文中将数字水印技术应用 于图像中,将隐私信息嵌入图像.目前对于有 特殊防伪要求和较高安全保护的领域,将QR 二维码技术和数字水印技术结合将成为信息保 护的新思路. 本文设计了一个通用的二维码信息保护 系统 , 利用数字水印技术把储存在 QR 二维码 基于数字水印技术的 QR 二维码信息保护 文/张晨威 卢鬏 周彦晖 二维条码技术和数字水印技 术都是防伪领域中的重要技术和 研究热点.由于二维码的编码过 程是通过公开的数据信息转换方 法进行,因此从严格意义上说二 维码技术并不是一种可靠的保密 技术.本文设计并实现了一整套 基于 QR 二维码的信息保护方法. 本文讨论的 QR 二维码信息保 护的方法,主要包含生成水印的 加密算法和解密水印的提取和解 密算法两部分.基于以上思路, 采用数字水印技术实现在公开信 息中加入秘密的隐私信息,从而 实现隐私信息的隐藏保护.本文 主要讨论核心信息的混沌序列置 乱和置乱图像的嵌入两个步骤. 核心信息的混沌序列置乱采用Logistic 映射的混沌系统对核心 信息进行置乱,置乱图像的嵌入 采用二维离散余弦变换将置乱后 的核心内容图像嵌入到载体图像 中. 经过实验验证,该套基于 QR 二维码的信息保护方法能有效的 保护储存在二维码中的信息,有 效地解决了二维码信息保密性差 的问题. 摘要中的隐私信息作为数字水印隐藏到载体图像 中,成为原数据不可分离的一部分,有效的解 决了二维码信息保密性差的问题.

2 系统设计 本系统总共分为两大模块 : 生成 QR 二维 码、生成水印加密图像、解密水印加密图像. 生成水印加密图像、解密水印加密图像是两个 最核心的模块. 在生成水印加密图像阶段,首先将生成 的二维码进行预处理.由于 ISO 标准下的二维 码中存在大量关于版本、标示、数据类型等信 息,为了保留最核心的信息,只需将二维码核 心部分(数据和纠错部分)提取出来,得到核 心内容图像.接着,采用混沌序列置乱将核心 内容图像进行置乱,使得到的置乱图像满足应 用数字水印算法的条件.最后,将置乱图像通 过离散余弦变换嵌入到目标图像中完成信息的 隐藏. 在解密水印加密图像阶段,首先提取出置 乱图像.接着,对置乱图像进行反置乱还原出 核心内容图像.最后在核心内容图像上加上相 应的格式信息读取出原二维码中的原始信息. 本文主要讨论核心信息的混沌序列置乱 和置乱图像的嵌入.

3 核心信息的混沌序列置乱 将核心信息进行置乱的目的是为了将分 布不规则的核心内容图像通过矩阵变换的形式 进行图像置乱,得到一副杂乱无章的图像.该 图像无特殊形状无纹理,因此将这样一副图像 嵌入另一幅普通图像中时, 被嵌入图像的色彩、 形状和纹理均不会产生较大的变化.因此合理 的二维码置乱算法不仅分散度较好并且时间复 杂度较低. 常见的置乱方法有混沌序列置乱、Hash 置乱、幻方置乱、Arnold 置乱、仿射置乱等. 在混沌系统中,一类非常简单却被广泛 研究的就是 Logistic 映射,其定义为: xn+1=?xn(1 ? xn) (3-1) 其中,0