大部分网络安全保护措施是通过传统的 加密技术实现的，它将图像、声音、文 字等多媒体数据文件通过加密处理形成 加密文件，一般人无法识别，只有知道 密码的一方才能看到或听到加密的有意 义的信息。
数字图像加密算法


数字图像加密源于早起的经典加密理论，其目 的是将一幅给定的图像按一定得变换规则在空 间域或频域将其变换为一幅杂乱无章的图像， 从而影响其图像本身的真实信息。 缺点：数字图像由于其数据量大和相关性的特 点，使用传统的加密算法对数字图像进行加密 很难满足在应用中的实时性要求。

所用的载体可以是文字、图像、声音及 视频等，为增加破解难度，也可以把加 密与隐藏技术结合起来，即先对信息加 密得到秘闻，再把秘闻隐藏在载体中。 它较之单纯的密码加密方法更多了一层 保护，将需要保护的信息由”看不懂” 变成”看不见”。

信息隐藏可分为隐秘技术和水印技术。 隐秘技术主要用于保密通信，它所要保 护的是隐藏信息；水印技术主要用于版 权保护以达到鉴别真伪的目的，它最终 所要保护的是载体，例如可将数字、序 列号、文字、图像标志等版权信息嵌入 到多媒体数据中，以起到版权保护的作 用，以及证件、票据的防伪等。
典型Arondl变换算法


Aronld变换可以看做是裁剪和拼接的过 程。 通过这一过程将离散化的数字图像矩阵S 中的点重新排列。由于离散数字图像是 有限点集，这种反复变换的结果，在开 始阶段S中像素点的位置变化会出现相当 程度混乱 。


由于动力系统固有的特性，在迭代进行 到一定步数时会恢复到原来的位置，即 变换具有庞加莱回复性 。 动力系统的演化规则是一组函数的固定 规则，它描述未来状态如何依赖于当前 状态的。这种规则是确定性的，即对于 给定的时间间隔内，从从现在的状态只 能演化出一个未来的状态。
举例说明
N C 设N= 2, 数字图像矩阵为:P= U T 则经过3次Arnold变换后,。该例题中的周期是 3.

这种加密算法对现代的计算机来说其计 算时间是很短的，因而其保密性不高。
数字图像加密不可行性

数字图像由于其数据量大和相关性的特点，使 用传统的加密算法对数字图像进行加密很难满 足在应用中的实时性要求。
二维Arnold变换定义

将点（x,y）变到另一点（x’,y’）的变换： （对应数字图像中的像素点的位置变动）
x' 1 1 x 1 y' 1 2 y mod

由于数字图像的是多维矩阵，于是将二 维Aronld变换扩展到N维。
x' 1 1 x y' 1 2 y modN
对64×64有含义二值水印图像W，对其 按照Z字形编码置乱M次，变为一幅杂乱 无章的无意义图像w1,从而消除了水印图 像的像素空间相关性。这里的M可以视为 加密水印图像的密钥。
（2）数字图像的分存加密方法。 Shamir提出的共享分存理论为后人提出 有效的加密方法打下了理论基础。 Shamir共享分存是指把通信密钥分成n 个子密钥，交给n个人保管，并且在n个 子密钥中，只要只要知道任意k （1≦k≦n）个，即可恢复密钥，任意 少于k个不能恢复密钥。


置乱技术已经取得了较大的发展，提出了很多 有效的方法,如：Armold变换，幻方变换，仿 射变换，Gray码变换。 Arrnold变换是V.I.Arnold在遍历理论研究中提 出的一种变换，Arnold图像置乱法就是将图片 按一定得方法改变图像像素的位置分布，以达 到加密的效果，但该变换具有一定的周期性， 这使得加密后的图像易于被破解。

幻方又称魔方，是古老的数学问题 ，它 有美妙的特性和奇异的结构 。
Gray码变换是一种数论变换，它可用于 二进制数据的纠错与校验。


仿射变换是空间直角坐标变换的一种， 它是一种二维坐标到二维坐标之间的线 性变换，保持二维图形的“平直线”和 “平行性”，其可以通过一系列的原子 变换的复合来实现，包括平移 (Translation)、缩放（Scale）、翻转 （Flip）、旋转（Rotation）和剪切 (Shear)。
数字图像信息安全问题
制作者：唐遥芳
主要框架



考虑数字图像安全问题的必要性 如果处理数字图像信息安全问题 （1）数字图像加密算法 （2）信息隐藏技术 典型简单加密算法解释 典型水印技术分析
必要性


由于在如此庞大的数字网络中，不可避 免会涉及图像的传输，这些以数字化形 式存在于网络上的文字及图像可以快捷 地被复制、修改、删除和添加，从而容 易导致一些恶意破坏。 如何对网上传输的图文数据进行有效的 保护已成为一个迫在眉睫的问题。

庞加莱定理是关于力学体系运动可逆性 （或可复性）的定理，指力学体系经过 足够长的时间后总可以回复到初始状态 附近。

这样只要知道加密算法，按照密文空间 的任意一个状态进行迭代，都会在有限 步内恢复出明文（即传输的原图像）。 即变换存在周期性问题。这种攻击对于 现代的计算机来说其计算时间是很短的， 因而其保密性不高。
数字图像加密的最终目的并不只是停留在生成 一幅没有视觉意义的杂乱的图像，而是希望把 它作为一种有效的辅助措施，应用到数字水印 技术的预处理和后处理过程中，以达到提高水 印安全性的目的。

信息隐藏技术

信息隐藏技术是把一个有意义的信息， 隐藏在另一个称为载体（Cover）的信息 （如普通图片）中，得到隐密载体 （Stego Cover），非法者不知道这个普 通信息中是否隐藏了其他的信息，而且 即使知道，也难以提取或去除隐藏的信 息。
图像传输面临数据膨胀问题

两种图像的加密方法： （1）Z字型加密方法。 Z字形编码是JEPG压 缩编码算法的计算步骤之一。图像首先经过 正向离散余弦变换（FDCT），然后量化，量 化后的DCT系数要重新安排，目的为了增加 连续0的个数，右下角的部分接近0，把这个 矩阵中的值重新排列游程，可以是游程中0值 的长度增加，以此进一步提高压缩率。