[發(fā)明專利]一種基于橢圓曲線密碼體制的遙感圖像加密方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910052747.0
• 申請(qǐng)日: 2009-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN101582170A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)向勇;李先華;王潮;張海燕;鄭成建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T9/00
• 分類號(hào): G06T9/00;G01S7/48
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 陸聰明

1.一種基于橢圓曲線密碼體制的遙感圖像加密方法，其特征在于，它包括如下步驟：

A、在IDL/ENVI系統(tǒng)支持下，將原始遙感圖像文件轉(zhuǎn)換為DAT格式數(shù)據(jù)文件；

B、利用Montgomery型橢圓曲線快速加密MODIS遙感圖像，針對(duì)遙感圖像的DN值進(jìn)行加密處理的具體步驟如下：

B1、首先選取一條Montgomery型ECC曲線，并確定橢圓曲線的所有參數(shù)權(quán)值，這里選擇Montgomery型橢圓曲線方程為：4y²＝x³+9x²+xmod3¹⁰¹；同時(shí)，計(jì)算ECC曲線基點(diǎn)坐標(biāo)：G(9764，8546)，從而建立了一個(gè)橢圓曲線公鑰密碼系統(tǒng)；

B2、密鑰的生成：系統(tǒng)建成后，每個(gè)用戶各自產(chǎn)生自己的密鑰，其具體步驟如下：

B21、用戶A隨機(jī)選取一個(gè)整數(shù)d；

B22、計(jì)算：Q＝dG；

B23、將d作為私鑰保存，Q作為公開密鑰公開；

B3、利用Montgomery型ECC曲線產(chǎn)生的用戶的公私鑰對(duì)MODIS遙感圖像進(jìn)行加密，假設(shè)用戶B要把MODIS遙感圖像發(fā)送給用戶A，則用戶B進(jìn)行如下具體步驟：

B31、首先找出A的公鑰Q，然后隨機(jī)選取一個(gè)整數(shù)k，其中1≤k≤n-1，n為ECC曲線的階，同時(shí)根據(jù)B23的算法計(jì)算c₀＝k*G＝(X₁，Z₁)，同時(shí)計(jì)算其在仿射坐標(biāo)下c₀點(diǎn)的x坐標(biāo)，x₁＝X₁/Z₁；

B32、計(jì)算：kQ＝(X₂，Z₂)，同時(shí)計(jì)算其在仿射坐標(biāo)下的x坐標(biāo)，x₂＝X₂/Z₂；

B33、為了提高遙感圖像的安全，加密算法采用加法和乘法混合加密算法完成計(jì)算，具體步驟如下：

B331、在IDL/ENVI系統(tǒng)支持下，對(duì)原始數(shù)據(jù)DAT文件按行讀入，同時(shí)標(biāo)定行數(shù)的單雙號(hào)，為下一步加密做好準(zhǔn)備；

B332、判斷行數(shù)的單雙號(hào)，若行數(shù)為單號(hào)，則轉(zhuǎn)步驟B333，若行數(shù)為雙號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行本步驟B332，采用Menezes-Vanstone密碼體制原則，計(jì)算c₁＝m*x₂?mod?pⁿ，同時(shí)將密文c₁寫入加密DAT文件；

B333、若行數(shù)為單號(hào)，采用偽編碼算法，計(jì)算c₂＝m+x₂，同時(shí)將密文c₂寫入加密DAT文件；

B334、在DAT文件中，組合密文對(duì)，完成在有限域GF(pⁿ)上加密計(jì)算，得到密文對(duì)c＝(c₁，c₂)；

B335、完成密文傳輸，即將傳輸密文c_F＝(c₀，c)給A即可；

C、在IDL/ENVI系統(tǒng)支持下重構(gòu)圖像，實(shí)現(xiàn)加密圖像可視化，完成基于ECC的遙感圖像加密；

D、授權(quán)用戶接收到加密過的遙感圖像后，利用自己的ECC私鑰解密，從而得到具有具體物理含義的遙感圖像，即完成基于ECC的遙感圖像解密。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于橢圓曲線密碼體制的遙感圖像加密方法，其特征在于所述的步驟D中完成基于ECC的遙感圖像解密的具體步驟如下：

D1、用戶A收到B發(fā)送來的加密圖像后，利用自己的私鑰d進(jìn)行解密操作，A計(jì)算：d*c₀＝(X₃，Z₃)，同時(shí)計(jì)算其在仿射坐標(biāo)下的x坐標(biāo)，x₃＝X₃/Z₃，因?yàn)榭勺C明，d*c₀＝d(k*G)＝k(d*G)＝k*Q＝(X₃，Z₃)；

D2、將要加密遙感圖像轉(zhuǎn)換為DAT文件，由VC++讀入DAT數(shù)據(jù)，完成解密算法，具體步驟如下：

D21、對(duì)加密數(shù)據(jù)DAT文件按行讀入，標(biāo)定行數(shù)的單雙號(hào)，為下一步解密做好準(zhǔn)備；

D22、判斷行數(shù)的單雙號(hào)，若行數(shù)為單號(hào)，則轉(zhuǎn)步驟D23，若行數(shù)為雙號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行本步驟D22，計(jì)算同時(shí)將明文m₁寫入解密DAT文件，在本解密步驟中，由于必須求出即必須求逆運(yùn)算，所以不可避免要進(jìn)行模冪運(yùn)算，采用快速M(fèi)ontgomery運(yùn)算完成模冪運(yùn)算，其具體步驟如下：

D221、對(duì)于大整數(shù)模冪乘運(yùn)算：M^e?mod?n，算法是將指數(shù)e二進(jìn)制化來實(shí)現(xiàn)的，即將指數(shù)e表示成二進(jìn)制形式：i＝0，1，2…k-1，之后再進(jìn)行一系列迭代運(yùn)算，即設(shè)e＝e_k-1e_k-2…e₁e₀；

D222、置變量c＝1；

D223、采用迭代算法，從i＝k-1開始循環(huán)運(yùn)算，迭代計(jì)算c＝c²?mod?n，完成計(jì)算后i每次自動(dòng)減1，直到i＝0時(shí)跳出循環(huán)；如果e_i＝1，則計(jì)算c＝c*M?mod?n；

D224、c即為所求；

D23、若行數(shù)為單號(hào)，計(jì)算m₂＝c₂-x₂，同時(shí)將明文m₂寫入解密DAT文件；

D24、在DAT文件中，組合明文對(duì)，完成在有限域GF(pⁿ)上解密計(jì)算，得到明文對(duì)m＝(m₁，m₂)；

D3、在IDL/ENVI系統(tǒng)支持下，將明文DAT文件轉(zhuǎn)換為解密遙感圖像，同時(shí)保留遙感圖像的地理坐標(biāo)信息，從而完成解密運(yùn)算。