[科普中国]-加密部分

简介

加密部分简单来说是指仅对部分明文进行加密，加密部分一般应用于数据量非常大的数据中，例如视频数据、图像数据。与传统加密方法相比，加密部分方法加密多媒体数据流，安全性较低，但却可以获得较高的加密速度。传统加密方法使用传统密码直接加密数据，算法安全性很高，但是改变原来的数据格式，同时计算复杂度较高。

加密加密是将将数据的原始格式转换成另一种伪装格式的方法。为了安全和保密起见，对可读文本信息进行编码与屏蔽，以防止非法窃听或泄密，它是保护和保密计算机文件的一种有效方法。密码和暗号技术是加密技术的基础。接收设备与传输设备均采用相同的算法，并由接收设备对收到的信息进行译码。数据加密方法常见的有3种，即：替换密码法、易位法和组合法。加密技术除了应用于通信领域外，在广播电视、计算机及音像出版发行中的应用也越来越广泛。

数据加密数据加密技术是对系统中所有存储和传输的数据进行加密，使之成为密文。这样，攻击者在截获到数据后，便无法了解到数据的内容；而只有被授权者才能接收和对该数据予以解密，以了解其内容，从而有效地保护了系统信息资源的安全性。数据加密技术包括这样几方面的内容：数据加密、数据解密、数字签名、签名识别以及数字证明等。

类型加密类型分为两种，对称加密与非对称加密，对称加密双方采用共同密钥，（当然这个密钥是需要对外保密的），这里讲一下非对称加密，这种加密方式存在两个密钥，密钥 -- 一种是公共密钥（正如其名，这是一个可以公开的密钥值），一种是私人密钥（对外保密）。 您发送信息给我们时，使用公共密钥加密信息。 一旦我们收到您的加密信息，我们则使用私人密钥破译信息密码（被我们的公钥加密的信息，只有我们的唯一的私钥可以解密，这样，就在技术上保证了这封信只有我们才能解读——因为别人没有我们的私钥）。 使用私人密钥加密的信息只能使用公共密钥解密（这一功能应用与数字签名领域，我的私钥加密的数据，只有我的公钥可以解读，具体内容参考数字签名的信息）反之亦然，以确保您的信息安全。

加密部分方法分层累进编码的部分加密方法分层编码过程中，图像或视频数据被分解成不同的数据层，一般低层（如图中的层）代表重要数据，恢复后得到图像或视频画面的粗略近似；高层（如图中的层）是增强层，可以加强图像或视频画面的细节。如在EZW、SPIHT或累进的JPEG编码方法中，分层编码采用的是基于位平面的方法，字节的高位对应编码的低层，字节的低位对应编码的高层。在分层的MPEG 和H.263编码中，码流分为基本层和增强层，基本层对应视频序列的近似数据，增强层增加视频画面的细节效果。

基于此类编码方法，设计的部分加密方案如图所示。其中根据安全性要求不同来控制要加密的数据流层，如图中“0 ”表示此层不加密，“ 1”表示此层加密，这样，图中第一层不加密，其它层加密。加密的编码层数越高，图像的可理解性越低，加密的强度也会越高。加密的层数越多，密文的可理解性越差，加密强度就高；但加密层数越多，加密复杂性也越高，加密速度降低。因此可以根据要求的加密强度选择合适的加密层次，同时也可以根据加密速度的要求来选择合适的加密层数。其中，某一层加密的方法，可以根据数据量和安全性要

求来确定。当数据量比较大、安全性要求一般时，可以采用基于异或操作的流加密密码。当对数据安全性要求很高时，可以采用传统密码加密，传统的基于数论的密码具有很高的安全性，但加密速度比较慢。 当对数据安全性要求很高，并且数据量又很大时，可以采用基于二维离散混沌映射的加密方法，此类算法安全性较高，加密速度快。在针对分层累进编码的加密过程中，为了使得加密后的数据在进行码流操作 如改变编码率 时，不必先进行解密操 作，而直接对加密后的码流操作，可以采用流密码加密。流密码使得当前位不依赖于后续位，因此可以根据码率要求控制码流的截断点，而不影响解密操作。可见，采用基于位操作的流密码，可以将码流控制精度保持在位一级1。

基于目标编码的部分加密方法基于目标的编码方法，将图像、视频数据分割为多个目标（物体）和背景，对各个目标和背景分别编码。此类编码方法能够提高压缩率。尤其是用于视频编码中，通过运动补偿，可以降低帧间的冗余度；而且，采用基于目标的编码方法为基于目标的图像检索、图像分割和视频分类等操作和应用提供了基础。对此类编码采用与针对分层累进编码类似的加密方案，如图所示。图像或视频流经过基于目标的编码分解为背景和多个目标，对它们进行压缩编码，根据安全性要求加密指定的背景或目标。“0 ”表示此目标不加密，“1表示此目标加密。这样，图中背景不加密，其它各目标均加密。

仅加密头信息将头信息加密，再与其他数据随机混合，使接收方难以按原数据结构区分结构信息和视频信息并解码。该算法不降低压缩率，计算量小。但是安全性较低，因为头信息所含信息量较小，加密效率低，这种加密方式比较容易破解。为方便于合法接受方解码，需加入同步信息，或保留原来部分同步信息2。