信息网络安全 ›› 2021, Vol. 21 ›› Issue (4): 73-80.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2021.04.008

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基于同态加密的密文域可逆信息隐藏技术研究

林文兵1,2, 张敏情1,2(), 周能1,2, 孔咏骏1,2   

  1. 1.武警工程大学密码工程学院,西安 710086
    2.网络与信息安全武警部队重点实验室,西安 710086
  • 收稿日期:2020-11-06 出版日期:2021-04-10 发布日期:2021-05-14
  • 通讯作者: 张敏情 E-mail:api_zmq@126.com
  • 作者简介:林文兵(1993—),男,福建,硕士研究生,主要研究方向为信息隐藏|张敏情(1967—),女,陕西,教授,博士,主要研究方向为信息隐藏、密码学|周能(1993—),男,江苏,硕士研究生,主要研究方向为信息安全|孔咏骏(1990—),男,江苏,博士研究生,主要研究方向为密码学
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61872384)

Research on Technology of Reversible Data Hiding in Encrypted Domain Based on Homomorphic Encryption

LIN Wenbing1,2, ZHANG Minqing1,2(), ZHOU Neng1,2, KONG Yongjun1,2   

  1. 1. College of Cryptography Engineering, Engineering University of Chinese People Armed Police Force(PAP), Xi’an 710086, China
    2. Key Laboratory of Network and Information Security under PAP, Xi’an 710086, China
  • Received:2020-11-06 Online:2021-04-10 Published:2021-05-14
  • Contact: ZHANG Minqing E-mail:api_zmq@126.com

摘要:

为了提高嵌入容量和实现解密与提取信息的可分离性,文章将希尔伯特曲线和同态加密的特性运用到密文域可逆信息隐藏中。首先,图像拥有者对原始图像进行预处理,并在加密后构造密文镜像点。然后,信息隐藏者通过同态加法对目标像素点进行秘密信息嵌入。最后,接收方不仅可以提取秘密信息,还可以无损地恢复原始图像。实验证明,文章方案不但能够实现解密与提取信息的可分离性,而且在保证图像质量的前提下,最大嵌入容量可达到69120 bits。

关键词: 可逆信息隐藏, 同态加密, 希尔伯特曲线, 预测误差扩展

Abstract:

In order to improve the embedding capacity and realize the separability of decryption and information extraction, the algorithm applies the characteristics of Hilbert curve and homomorphic encryption to reversible data hiding in the encrypted domain. First, the image owner preprocesses the original image and constructs the ciphertext mirror point (CMP) after encryption. Then, the data hider embeds the secret information on the target pixel through homomorphic addition. Finally, the receiver can not only extract the secret information, but also restore the original image lossless. Experiments have proved that this scheme can not only realize the separability of decryption and extraction of information, but also the maximum embedding capacity can reach 69120 bits under the guarantee of image quality.

Key words: reversible data hiding, homomorphic encryption, hilbert curve, prediction error expansion

中图分类号: