[发明专利]基于波前传感结合二重光学密钥的非对称光学信息安全系统

说明书

本发明涉及一种基于波前传感结合二重光学密钥的非对称光学信息安全系统，属于光学仪器技术领域。该系统主要包含像差密钥畸变波前生成模块、波前传感模块和相位编码加密模块。本发明结构紧凑、灵活，利用波前传感原理得到的理想点阵和畸变波前点阵构成非对称公钥密码体系大幅改善了传统对称密码系统的安全隐患，解密时必须同时知道公钥和私钥对波像差进行补偿，使用二重密码增强了密码系统的鲁棒性和对抗攻击算法的能力，并解决了密码系统密钥分发的问题，利用液晶空间光调制器分别代替像差密钥畸变波前生成模块的泽尼克次镜和随机相位板，可以实现对两种密钥的精确控制，使系统具有更好的控制灵活性，可广泛用于信息安全领域。

技术领域

本发明属于光学仪器技术领域，涉及一种基于波前传感结合二重光学密钥的非对称光学信息安全系统，特别适用于光学加密、光学信息隐藏和光学认证等信息安全领域。

背景技术

随着全球互联网的迅猛发展和社会活动网络化程度的日益加深，信息安全技术日益重要。自上世纪九十年代以来，基于光学理论与方法的信息安全技术在国际上逐渐发展成为新一代信息安全领域的研究热点。与传统基于数学的信息加密方法相比，光学系统独有的并行数据处理能力对于处理图像视频等二维或多维大量数据时能够提供更快的速度，实现大容量信息的高速处理。同时光学信息具有多维度，包括波长、振幅、相位、频率和偏振状态等，因而光学理论中适用于信息安全的方法丰富多样，不同维度均可作为安全密钥的一部分，整个信息安全系统具有极大的自由度和密钥空间，光学信息安全技术用于有关信息加密、信息隐藏、信息认证和信息防伪等信息安全领域具有独特的优势。

国内与本发明相似的专利“有基于虚拟波前编码的非对称加解密方法及装置”，专利号为200610014905.X，该专利同样利用波前传感原理构建公钥密码系统，但加密前需要对待加密的原始图像进行特定的波前编码预处理，波前传感的非规则点阵主要是由波前编码处理方式决定，编码方式需要人为精心设计设计，过程较为繁琐且波前编码后的待加密原始图像不可重复使用，系统灵活性交叉。此外，该专利虽利用了波前传感的光学模型，但整个系统都是利用基于电子电路的数字处理模块去模拟光学信息处理过程，即虚拟光学过程，并没有利用到实际光学系统进行光信息处理，虽与计算机网络兼容，整个过程加密-解密的速度和效果主要还是更加依赖于硬件性能，并没有考虑到光学空间传输与处理的真实情况。

本发明设计的非对称光学信息安全系统完全通过纯光学光路实现，设计完整的基于波前传感结合像差密钥与双随机相位编码的非对称纯光学信息安全系统光学装置，辅助电控的液晶空间光调制器增加系统处理的灵活性和控制的精确性，系统的加密用到了像差密钥和随机相位密钥，两种密钥分别作为非对称密码和对称密码共同作用于同一待加密信息上，新型混合密码系统在继承两种密码优势的同时改善了对称密码系统应对攻击时的隐患。系统把实际光学成像系统的像差加以分析和利用，定量引入不同类型、不同大小的像差量作为像差密钥，像差密钥大小由无像差时的理想波前和有像差时的畸变波前共同决定，因为可将像差密钥的波像差量作为引入到非对称公钥密码体系，将波前传感得到的理想波前点阵和畸变波前点阵分别作为私钥和公钥，整个过程可由光学系统利用自适应光学原理主动控制，添加不同加密像差密钥的同时，实时生成对应像差补偿的解密像差密钥，加密-解密密钥对的生成和分发方便且迅捷，非对称像差密钥加密后的一重加密还需通过双随机相位编码系统进行二重加密，生成稳定的白噪声图像，有机地将非对称密钥和对称密钥同时引入到同一个密码系统中，进一步增强了系统的安全性。

发明内容

本发明的目的是探索实时主动控制式的新型光学信息安全系统，利用波前传感原理并结合像差密钥和双随机相位密钥二重加密，同时用于公钥-私钥体系的安全认真，实现纯光学方案结合液晶空间光调制器辅助控制的灵活、迅捷的光学信息安全系统。

本发明解决技术问题的具体方案是：