使用參考光波光學聯合變換相關加密系統的選擇明文攻擊

白音布和，李根全，呂林霞，秦 怡

(1．通遼職業學院 機電工程學院, 內蒙古 通遼 028000； 2． 南陽師范學院 物理與電子工程學院,河南 南陽 473061)

引言

近20年來,光學信息處理技術在信息安全領域內得到了廣泛的應用[1-9]。其中,由Refregier和Javidi在1995年提出的雙隨機相位編碼系統是該領域內開拓性的成果[10],DRPE系統結構簡單,可將圖像完全加密成平穩白噪聲,因而引起了廣泛的重視[11-12]。但是,該系統的一些固有的缺陷限制了它的廣泛應用。例如,其在結構上基于4f圖像處理系統，2個隨機相位板必須在空間位置上精確對準,解密時二者的相對偏差為2個像素大小時即導致解密失敗; 再者，雙隨機相位加密系統的加密結果為復分布，記錄及傳輸較為復雜。為了解決這些問題,Takanori Nomura和Bahram Javidi于2000年提出了一種基于光學聯合變換相關結構(Joint Transform Correlator,JTC)的光學加密系統[13],相比于DRPE系統,該系統由于明文和密鑰共享一個輸入平面,結構更為緊湊。同時,其加密密文與解密結果均可以使用CCD等強度傳感器件直接記錄,因而受到了廣泛的關注。最近, Rueda等人提出了一種新的基于JTC的光學加密系統[14]。該系統由于引入了參考光波,因而可以記錄加密密鑰的全息圖,從而避免在通信過程中傳輸復數密鑰,使得密鑰及密文的傳輸和保存更加方便。然而,這種便利為該系統的安全性帶來了隱患,近期,Meihua Liao等人給出了一種對該系統實施已知明文攻擊的方法,成功的破解了該系統[15]。在本文中,我們將證實該系統對于選擇明文攻擊同樣具有脆弱性，在該系統中,由于參考光波的引入,攻擊者可以通過巧妙地選取明文以獲取對應的密文,并且結合一些精密設計的步驟來對該系統實施攻擊,從而獲取加密密鑰,進而破解原始明文。……