[01172678]基于数据分存、信息隐藏的数字地图产品安全分发关键技术研究

一、任务来源 为提高数字地图产品分发效率,解决数字地图产品分发模式、及安全性等存在的问题,河南工业大学与河南省基础地理信息中心决定自筹经费开展基于数据分存、信息隐藏的数字地图产品安全分发关键技术研究项目。项目合作时间从2012年11月20日起至2014年12月30日止。项目研发经费也得到了河南工业大学博士基金（2012BS021）的支持。 二、技术路线 项目基于安全策略相关理论,提出了贯穿数据组织、数据隐藏和数据分发等整个分发流程的安全规则及策略,为数字地图产品分发的信息安全提供重要技术支撑和系统保障;在对现有的压缩、加密和分存技术进行有效地组合的基础上,基于混沌密码学图像置乱技术,实现了适用于数字栅格地图与影像数据的图像置乱加密和分存算法;基于密钥分解理论,提出了数字地图产品一般分存算法,有效地提高了数字地图产品分发传递安全性与抗干扰性;项目在实现十余种常用载体数据隐藏算法的基础上,提出了更适用于数字地图产品隐藏的基于分数阶Fourier变换的视频载体数据隐藏算法;在分析现有数据隐藏算法、隐藏载体的优缺点的基础上抽取出数字地图产品隐藏方法选取规则,提出了基于网站的组合载体的数据隐藏方法,充分利用了网站载体资源丰富、更新频繁、信息传输方式隐秘等特点,有效提高数据隐藏的性能;研发出数字地图产品安全分发系统,通过在应用单位的使用,验证和完善了相关理论与方法。 三、研究内容 （1）数字地图产品安全分发数据组织方法研究 数字地图产品安全分发前对待分发数据进行一定的组织不仅有利于提高数字地图产品的分发效率,更可以多层次多形式的保障分发地图数据的安全性。数字地图产品组织包括数据压缩、数据加密、数据分存三项内容。数据压缩是数字地图产品组织的首要环节,通过数据压缩技术尽可能的减少数字地图产品文件的大小,降低分发传递的数据量,提高数字地图产品分发的效率;数据加密是数字地图产品组织的核心环节,通过数据加密技术确保数字地图产品分发的安全性;数据分存技术不仅可以解决大数据量数字地图产品分发的效率低、隐密性差的问题,与隐写算法相结合还可以进一步提高数字地图产品分发的安全性。 （2）数字地图产品安全分发中数据隐藏与分析方法研究 数字地图产品隐藏与分析是信息隐藏与分析技术在数字地图产品分发过程中的应用,是针对数字地图产品的特点,采用适当的信息隐藏算法将预处理过（即数字地图产品组织）待分发的数字地图产品隐藏于某种或多种载体中发布给用户,用户使用信息隐藏分析技术监测到地图分发指令,并根据数字地图产品分发指令中的相应参数提取数据,并根据密钥重组数字地图产品的技术。数字地图产品隐藏与分析理论与方法是数字地图产品安全分发的关键支撑。 （3）数字地图产品分发安全策略研究 基于现有安全策略相关理论与方法,针对数字地图产品和行政专网的特殊性,对贯穿数据组织、数据隐藏和数据分发等整个数字地图产品分发流程的安全规则及策略展开的研究是数字地图产品安全分发模式的信息安全重要的技术和系统保障。 四、项目的先进性、创造性 （1）数字地图产品分发安全策略的提出 本项目基于安全策略相关理论,提出了贯穿数据组织、数据隐藏和数据分发等整个数字地图产品分发流程的安全规则及策略,为数字地图产品分发的信息安全提供重要技术支撑和系统保障。 （2）数字地图产品分存技术的提出与实现 在数据组织策略方面,一方面对现有的压缩、加密和分存技术进行有效地组合,另一方面也提出了新的数据组织技术。基于混沌密码学图像置乱技术,本项目实现了适用于数字栅格地图与影像数据的图像置乱加密和分存算法。基于密钥分解理论,提出了数字地图产品一般分存算法,在少部分数据块被泄露时,敌方无法恢复出任何信息;而在部分数据块传输丢失或损坏的情况下,仍可恢复出分存的数字地图产品。该算法的提出与应用,可以有效提高数字地图产品分发传递安全性与抗干扰性。 （3）设计了基于分数阶Fourier变换的视频载体数据隐藏算法 视频文件由于自身存储容量大的优势,成为地图数据有效的隐藏载体,本文针对视频隐藏载体提出基于分数阶Fourier变换的视频信息隐藏方法,分数阶Fourier变换具有空域和频域双域信息表达能力,用于信息隐藏具有更大灵活性,在保证稳健性的同时具有较大隐藏容量,且变换阶数作为额外密钥可提高信息隐藏的安全性。 （4）数字地图产品隐藏方法选取策略及隐藏分析技术的实现 针对数字地图产品的特点,在分析现有数据隐藏算法、隐藏载体的优缺点的基础上抽取（或挖掘）出地图数据隐藏方法选取规则,构建选取策略使得地图数据的隐藏分发任务具有一定的灵活性和智能性。同时基于网站的组合载体数据隐藏方法,充分利用了网站载体资源丰富、更新频繁、信息传输方式隐秘等特点;比起目前单一算法、单一载体数据隐藏技术大大提高了数据隐藏性能,使得隐藏算法与隐藏载体的选择更具科学性和多样性,有效提高了数据隐藏的性能。