本發(fā)明屬于多媒體信息安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及利用密碼算法同態(tài)特性，在相同操作域上，結(jié)合加密技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)實(shí)現(xiàn)交換密碼水印的方法。

背景技術(shù)：

進(jìn)入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)社會(huì)以來，數(shù)字多媒體信息的安全問題一直是備受關(guān)注的熱點(diǎn)。數(shù)字多媒體信息內(nèi)容安全主要包括兩方面需求：數(shù)據(jù)在存取過程中的安全，以及數(shù)據(jù)在使用過程中的安全。而密碼技術(shù)和數(shù)字水印技術(shù)分別為這兩個(gè)不同方面的關(guān)鍵技術(shù)手段。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字多媒體信息的深層次全面安全保護(hù)，人們提出將密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)相結(jié)合。交換密碼水印技術(shù)(commutativeencryptionandwatermarking,cew)是實(shí)現(xiàn)密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)相結(jié)合的一種有效途徑，通過其在多媒體信息密文中嵌入水印或者加密多媒體信息水印載體，均得到多媒體信息水印密文；并且通過其可從多媒體信息密文中方便提取嵌入水印信息，且解密后水印信息亦留存于多媒體信息明文中。則一方面能夠?yàn)槎嗝襟w信息提供主動(dòng)加密保護(hù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)等過程中保護(hù)信息內(nèi)容免受侵害的同時(shí)，可從密文中方便提取水印信息用于被動(dòng)保護(hù)；另一方面在用戶解密后，依然可以根據(jù)多媒體信息明文所承載的水印信息展開被動(dòng)保護(hù)，不但可以用于明確版權(quán)，而且在信息泄露后為實(shí)現(xiàn)泄密者追蹤，鎖定傳播途徑，懲罰犯罪提供事實(shí)依據(jù)。

cew實(shí)現(xiàn)密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)操作間的相互交換，并非通過密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加即可實(shí)現(xiàn)，如何避免兩者間相互干擾，已成為cew實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵。現(xiàn)階段，主要通過操作域間的相互正交來避免密碼操作與數(shù)字水印操作間相互干擾?；诓僮饔蛘坏腸ew，通過將密碼操作和數(shù)字水印操作分別施加于相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)，其核心問題可歸結(jié)為：密碼操作域及數(shù)字水印操作域的劃分。一個(gè)理想的操作域劃分，不但要求實(shí)現(xiàn)加解密操作與數(shù)字水印操作間的相互正交，而且還要兼顧被保護(hù)多媒體信息的安全性及嵌入水印的魯棒性，不可見性。對(duì)此，學(xué)者們一般采用選擇性加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于操作域正交的cew(實(shí)現(xiàn)加密和水印相互操作的多媒體數(shù)據(jù)內(nèi)容和版權(quán)保護(hù)方法。廉士國，戴躍偉等。專利申請(qǐng)?zhí)朿n200610161339)。必須指出的是，基于操作域正交的cew，其本質(zhì)是密碼操作和數(shù)字水印操作相對(duì)于不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行，數(shù)字水印操作數(shù)據(jù)并未受到密碼技術(shù)保護(hù)，仍然對(duì)用戶透明，必將降低被保護(hù)多媒體信息安全性。對(duì)此，有人將正交分解引入操作域正交cew，試圖利用正交分解合成向量的融合性來實(shí)現(xiàn)密碼操作域與數(shù)字水印操作域間的相互融合，從而提高被保護(hù)多媒體信息安全性，但其并沒有從根本上解決操作域正交cew在安全性上的問題(一種在相同操作域上實(shí)現(xiàn)交換密碼水印的方法。徐正全，蔣力等。專利號(hào)cn201110103815.9)。為此，研究一種能夠在相同操作域上實(shí)現(xiàn)密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)相結(jié)合，且對(duì)密碼算法和數(shù)字水印算法具有一定適用性的交換密碼水印技術(shù)是亟待解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種新的基于密碼算法同態(tài)特性實(shí)現(xiàn)cew的方法，能夠在相同操作域上結(jié)合密碼算法及數(shù)字水印算法，有效解決現(xiàn)有操作域正交交換密碼水印技術(shù)安全性不高的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)內(nèi)容加密及數(shù)字水印嵌入在時(shí)空上的無縫結(jié)合而在操作上的相互獨(dú)立。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于同態(tài)特性在相同操作域?qū)崿F(xiàn)交換密碼水印的方法，包括：

多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文的生成，所述多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文的生成包括以下兩種方式：

(1)加密水印載體獲取水印密文：在多媒體信息數(shù)據(jù)明文中根據(jù)密鑰隨機(jī)選取兩個(gè)互不交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，對(duì)所述兩個(gè)數(shù)據(jù)集合在明文域中進(jìn)行修改，使得兩個(gè)集合數(shù)據(jù)間滿足既定關(guān)系ⅰ，以嵌入水印獲取水印明文，之后對(duì)水印明文加密獲取水印密文，且在加密過程中利用密碼算法單明文多密文特性選擇適當(dāng)密文使得所述密文域中的兩個(gè)數(shù)據(jù)集合滿足既定關(guān)系ⅱ；

(2)密文域嵌入水印獲取水印密文：對(duì)多媒體信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加密獲取密文后，根據(jù)密鑰隨機(jī)的選取兩個(gè)互不交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，運(yùn)用密碼算法同態(tài)特性對(duì)所述兩個(gè)數(shù)據(jù)集合在密文域?qū)崿F(xiàn)對(duì)明文數(shù)據(jù)的修改，使得兩個(gè)數(shù)據(jù)集合在明文域滿足既定關(guān)系i′；同時(shí)所述兩個(gè)數(shù)據(jù)集合在密文域中滿足既定關(guān)系ii′；

多媒體信息數(shù)據(jù)嵌入水印的提取，所述多媒體信息數(shù)據(jù)嵌入水印的提取為從密文域或明文域進(jìn)行提取，提取方法為：根據(jù)密鑰將水印載體數(shù)據(jù)分成兩個(gè)互不交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，比較兩數(shù)據(jù)集合間的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)：(a)在明文域中提取時(shí)，若兩數(shù)據(jù)集合間滿足既定關(guān)系ⅰ或者既定關(guān)系i′，則存在嵌入水印，反之，則不存在嵌入水印；(b)在密文域中提取時(shí)，若兩數(shù)據(jù)集合間滿足既定關(guān)系ⅱ或者既定關(guān)系ii′，則存在嵌入水印，反之，則不存在嵌入水印。

所述通過加密水印載體獲取水印密文的步驟如下：

步驟a1，根據(jù)分配密鑰kc隨機(jī)的將水印載體明文m分為兩個(gè)互不重疊且一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集合m1及m2；

步驟a2，在明文域中修改數(shù)據(jù)集合m1及m2，獲取修改后的數(shù)據(jù)集合mw1及mw2，使得數(shù)據(jù)集合mw1及mw2間滿足既定關(guān)系ⅰ，以嵌入水印獲取水印明文mw；

步驟a3，加密水印明文mw，獲取水印密文mew，在加密過程中利用密碼算法單明文多密文特性選擇適當(dāng)密文使得其中所述數(shù)據(jù)集合mw1及mw2對(duì)應(yīng)的密文集合mew1及mew2間滿足既定關(guān)系ⅱ。

所述通過密文域嵌入水印獲取水印密文步驟如下：

步驟b1，根據(jù)分配密鑰kc′隨機(jī)的將水印載體密文me＝e(m,ke)分為兩個(gè)互不重疊且一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集合me1及me2；其中，e(m,ke)表示在密鑰ke控制下對(duì)數(shù)據(jù)m進(jìn)行加密操作；

步驟b2，根據(jù)密碼算法同態(tài)特性，修改密文數(shù)據(jù)me1及me2獲取me1′及me2′，使得me1′及me2′對(duì)應(yīng)明文m1′及m2′間滿足既定關(guān)系i′；

步驟b3，利用密碼算法單明文多密文特性，進(jìn)一步修改密文數(shù)據(jù)集間me1′及me2′獲取mew1′及mew2′，使得mew1′及mew2′滿足既定關(guān)系ii′，獲取水印密文mew′。

所述多媒體信息數(shù)據(jù)嵌入水印信息提取步驟如下：

步驟c1，根據(jù)分配密鑰kc隨機(jī)的將水印載體mw′分為兩個(gè)互不重疊且一一對(duì)應(yīng)的集合mw1′及mw2′；

步驟c2，判斷數(shù)據(jù)集合mw1′及mw2′間是否滿足既定關(guān)系，若滿足則水印存在，反之，則水印不存在；

其中，mw′∈{mew,d(mew,ke)}，d(mew,ke)表示在密鑰ke控制下對(duì)數(shù)據(jù)mew進(jìn)行解密操作。

步驟c1中，所述水印載體mw′可以為水印密文mew，也可以為水印密文mew解密后的水印明文若則步驟c2所述數(shù)據(jù)集合mw1′及mw2′間滿足步驟a2所述既定關(guān)系ⅰ或者步驟b2所述既定關(guān)系i′，若mw′＝mew，則步驟c2所述數(shù)據(jù)集合mw1′及mw2′間滿足步驟a3所述既定關(guān)系ⅱ或者步驟b3所述既定關(guān)系ii′。

1、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于同態(tài)特性在相同操作域?qū)崿F(xiàn)交換密碼水印的方法，其特征在于：

步驟c2中，若mw′＝d(mew,ke)，則所述既定關(guān)系指步驟a2所述既定關(guān)系ⅰ或者步驟b2所述既定關(guān)系i′，若mw′＝mew，則所述既定關(guān)系指步驟a3所述既定關(guān)系ⅱ或者步驟b3所述既定關(guān)系ii′。

所述既定關(guān)系ⅰ與既定關(guān)系ⅱ相同或者不相同，所述既定關(guān)系i′與既定關(guān)系ii′相同或者不相同。

所述密碼算法的同態(tài)特性指加法同態(tài)或者乘法同態(tài)。

在步驟b1所述密鑰kc′與步驟a1所述密鑰kc相同，步驟b2所述既定關(guān)系i′與步驟a2所述既定關(guān)系ⅰ相同，且步驟b3所述既定關(guān)系ii′與步驟a3所述既定關(guān)系ⅱ相同時(shí)，步驟b3所述水印密文mew′與步驟a3所述水印密文mew相同。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：該方法借助密碼算法的同態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)水印算法嵌入操作在多媒體信息數(shù)據(jù)密文域及明文域間的相互映射，即能夠?qū)⒃诿魑挠蛑械臄?shù)字水印嵌入算法相關(guān)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成密文域中的相應(yīng)運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)密文域完成明文域水印嵌入算法相關(guān)操作。與此同時(shí)，借助密碼算法單明文多密文的特性，將明文域水印信息映射至密文域，以實(shí)現(xiàn)密文域水印嵌入及提取。根據(jù)算法原理可見，該方法對(duì)被保護(hù)多媒體信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)的同時(shí)嵌入水印，在相同操作域上巧妙實(shí)現(xiàn)密碼技術(shù)與數(shù)字水印技術(shù)之間的相互交換，進(jìn)一步提高了被保護(hù)多媒體信息載體安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體方案框圖。

圖2是本發(fā)明的多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文生成框圖。

圖3是本發(fā)明的嵌入水印信息提取框圖

圖4是本發(fā)明實(shí)施例在pallier同態(tài)密碼算法基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)交換密碼水印技術(shù)算法框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種基于同態(tài)特性實(shí)現(xiàn)交換密碼水印的方法，如附圖1所示，其包括加密水印明文獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文、密文域嵌入水印信息獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文，以及嵌入水印信息提取這三部分設(shè)計(jì)。

加密水印明文獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文，包括從多媒體信息數(shù)據(jù)明文中提取兩個(gè)不相交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，修改數(shù)據(jù)使得兩個(gè)數(shù)據(jù)集合間滿足某一既定關(guān)系ⅰ，以嵌入水印信息獲取水印明文，之后加密水印明文獲取水印密文，加密過程中利用密碼算法單明文多密文的特性選擇適當(dāng)密文，使得所提取的兩個(gè)數(shù)據(jù)集合在密文域中仍然滿足既定關(guān)系ⅱ。

密文域嵌入水印信息獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文，包括從已加密的多媒體信息數(shù)據(jù)密文中提取兩個(gè)不相交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，利用密碼算法同態(tài)特性在密文域修改明文域數(shù)據(jù)使得所提取的數(shù)據(jù)集合在明文域符合某種既定關(guān)系i′，且在該過程中基于密碼算法單明文多密文特性調(diào)整相應(yīng)密文，使得數(shù)據(jù)集合在密文域同樣滿足既定關(guān)系ii′以獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文。

嵌入水印信息提取，包括從多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文或者多媒體信息數(shù)據(jù)水印明文中提取兩個(gè)不相交疊且一一相對(duì)的數(shù)據(jù)集合，比較兩者之間關(guān)系：(a)在明文域中提取時(shí)，若兩數(shù)據(jù)集合間滿足既定關(guān)系ⅰ或者既定關(guān)系i′，則存在嵌入水印，反之，則不存在嵌入水印；(b)在密文域中提取時(shí)，若兩數(shù)據(jù)集合間滿足既定關(guān)系ⅱ或者既定關(guān)系ii′，則存在嵌入水印，反之，則不存在嵌入水印。某些情況下，需要在不泄露載體信息的情況下進(jìn)行水印提取，如第三方驗(yàn)證，此時(shí)需對(duì)多媒體信息水印密文進(jìn)行水印提取。而在密文解密后，水印信息仍然留存于多媒體信息數(shù)據(jù)中，此時(shí)仍然可以從多媒體信息數(shù)據(jù)水印明文中提取相關(guān)水印信息。

如圖2所示，加密水印明文獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文的具體步驟如下：

步驟a1，根據(jù)集合分配密鑰kc，從原始多媒體信息數(shù)據(jù)m中提取兩個(gè)數(shù)據(jù)集合m1及m2，m1與m2間不相交疊且一一對(duì)應(yīng)，即m1∈m，m2∈m，且n(m1)＝n(m2)，其中n(a)表示集合a的元素個(gè)數(shù)。

該步驟中，從原始多媒體信息數(shù)據(jù)m中提取的兩個(gè)數(shù)據(jù)集m1與m2的并集可以為m，也可以為m的子集，即

步驟a2，根據(jù)既定規(guī)則，即既定關(guān)系ⅰ，修改m1及m2數(shù)據(jù)，使得兩集合間數(shù)據(jù)滿足該規(guī)則以嵌入水印，即mw1＝w(m1,w)，mw2＝w(m2,w)，且fi(mw1,mw2)＞0，其中w(·)為水印嵌入算法，w為水印信息，fi(·)為滿足既定規(guī)則ⅰ的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

該步驟中，既定規(guī)則不固于某一規(guī)則，可以為數(shù)值大小，奇偶對(duì)應(yīng)等關(guān)系。

步驟a3，在加密密鑰ke控制下，對(duì)嵌入了水印信息的多媒體信息水印明文mw進(jìn)行加密獲取密文mew＝e(mw,ke)，其中mw＝mw1∪mw2∪(m-m1-m2)，mew＝e(mw,ke)＝e(mw1,ke)∪e(mw2,ke)∪e(m-m1-m2,ke)＝mew1∪mew2e(m-m1-m2,ke)，且mew1與mew2也需滿足某一既定關(guān)系ⅱ，即fii(mew1,mew2)＞0。

該步驟中，e(·)標(biāo)識(shí)的加密操作需要同時(shí)具有同態(tài)特性與單明文多密文特性，如：paillier加密算法。fii(·)為滿足既定規(guī)則ⅱ的數(shù)學(xué)表達(dá)式，與步驟a2中的既定規(guī)則ⅰ表達(dá)式fi(·)可以相同，也可以不同。

如附圖2所示，密文域嵌入水印獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文的具體步驟如下：

步驟b1，在加密密鑰ke控制下，加密多媒體信息數(shù)據(jù)m獲取多媒體信息數(shù)據(jù)密文me＝e(m,ke)。

該步驟中，e(·)標(biāo)識(shí)的加密操作，與步驟a3一樣，需要同時(shí)具有同態(tài)特性與單明文多密文特性。

步驟b2，根據(jù)集合分配密鑰kc′，從多媒體信息數(shù)據(jù)密文me中提取兩個(gè)數(shù)據(jù)集me1及me2，me1與me2間不相交疊且一一相對(duì)，即me1∈me，me2∈me，且n(me1)＝n(me2)。

步驟b3，根據(jù)既定規(guī)則，修改me1及me2數(shù)據(jù)，使得兩集合間數(shù)據(jù)在明文域滿足既定規(guī)則i′及密文域滿足既定規(guī)則ii′以嵌入水印，獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文mew＝mew1∪mew2∪(me-me1-me2)，其中mew1＝wh(me1,w)，mew2＝wh(me2,w)，且fii′(mew1,mew2)＞0及fi′(d(mw1,ke),d(mw2,ke))＞0。

該步驟中，wh(·)為明文域數(shù)字水印嵌入算法w(·)借助加密算法e(·)同態(tài)特性映射至密文域中的對(duì)應(yīng)操作，即e(w(x,w),ke)＝wh(e(m,ke),w)，而fi′(·)與fii′(·)分別為滿足既定規(guī)則i′與既定規(guī)則ii′的數(shù)學(xué)表達(dá)式，兩者可以相等也可以不等。

如附圖3所示，多媒體數(shù)據(jù)的水印信息提取，不但能從多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文mew中提取出嵌入水印信息，而且可從解密后所得多媒體信息數(shù)據(jù)水印明文mw中提取出嵌入水印信息，且兩者步驟相同，設(shè)mw′∈{mew,d(mew,ke)}，則多媒體數(shù)據(jù)的水印信息提取具體實(shí)現(xiàn)步驟如下，

步驟c1，根據(jù)集合分配密鑰kc，從多媒體信息數(shù)據(jù)水印載體mw′中提取兩個(gè)數(shù)據(jù)集mw1′及mw2′，mw1′與mw2′間不相交疊且一一對(duì)應(yīng)，即mw1′∈mw′，mw2′∈mw′，且n(mw1′)＝n(mw2′)，數(shù)據(jù)集合提取方式與步驟a1、步驟b2一致；其中n(x)表示集合x中元素個(gè)數(shù)；

步驟c2，判斷集合mw1′及mw2′對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)是否滿足既定關(guān)系，若滿足則水印存在，反之，若不滿足則水印不存在，即w＝r[f(mw1′,mw2′)]；

該步驟中，若mw′＝d(mew,ke)，則所述既定關(guān)系指步驟a2所述既定關(guān)系f(·)＝fi(·)或者步驟b2所述既定關(guān)系f(·)＝fi′(·)，若mw′＝mew，則所述既定關(guān)系指步驟a3所述既定關(guān)系f(·)＝fii(·)或者步驟b3所述既定關(guān)系f(·)＝fii′(·)，函數(shù)r(x)定義為：

參見圖2，從多媒體信息原始數(shù)據(jù)中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)集，調(diào)整數(shù)據(jù)集關(guān)系以嵌入密文域水印信息后，加密水印明文并根據(jù)水印信息調(diào)整密文以嵌入密文域水印信息，獲取多媒體信息水印密文；從多媒體信息密文中提取出相應(yīng)數(shù)據(jù)集，通過同態(tài)操作調(diào)整明文域數(shù)據(jù)集關(guān)系嵌入明文域水印信息，并利用密碼算法單明文多密文特性選擇適當(dāng)密文以嵌入密文域水印信息后，獲取多媒體信息水印密文。在本發(fā)明一種基于同態(tài)特性在相同操作域?qū)崿F(xiàn)交換密碼水印的方法中，借助密碼算法同態(tài)特性將明文域數(shù)字水印相關(guān)操作映射至密文域，并運(yùn)用密碼算法單明文多密文特性在進(jìn)行密文域水印嵌入的同時(shí)將相關(guān)水印信息同樣映射到密文域中，以此實(shí)現(xiàn)密碼操作及數(shù)字水印操作間的相互融合。如此，若步驟a2中fi(·)與步驟b3中fi′(·)相同且步驟a3中fii(·)與步驟b3中fii′(·)相同，則加密操作與數(shù)字水印嵌入操作不分順序先后，加密水印密文與密文域嵌入水印信息，效果是等同的，可獲取相同的多媒體信息水印密文。

作為一種實(shí)施方式，采用paillier密碼體系實(shí)現(xiàn)交換密碼水印技術(shù)。paillier密碼體制是基于n階剩余難題的一種概率公鑰加密算法，具有加法及數(shù)乘同態(tài)特性。其算法由秘鑰生成、加密、解密及同態(tài)操作四部分組成。

一、秘鑰生成：隨機(jī)選擇兩個(gè)大素?cái)?shù)p和q，并計(jì)算n＝p·q及p-1與q-1的最小公倍數(shù)λ＝lcm(p-1,q-1)。從中隨機(jī)選取一個(gè)整數(shù)g，為所有小于n²且與n²互素的數(shù)的集合，則產(chǎn)生公鑰kp＝(n,g)，及私鑰ks＝λ。

二、加密：取明文m∈zn，zn＝{x|0≤x＜n}，隨機(jī)數(shù)則密文c＝e(m,r,kp)＝mod(g^m·rⁿ,n²)，且有

三、解密：其中

四、同態(tài)操作：paillier密碼體系具有加法及數(shù)乘兩種同態(tài)操作，具體如下：

d{mod[e(m1,r1,kp)·e(m2,r2,kp),n²],ks}＝mod(m1+m2,n)

d{mod[e^k(m,r,k),n²],ks}＝mod(k·m,n)

參見圖4，基于paillier密碼體系同態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)交換密碼水印技術(shù)的過程如下。

一、加密水印明文獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文

(1)根據(jù)密鑰kc隨機(jī)的將載體明文m分為兩個(gè)互不交疊且一一相對(duì)的兩個(gè)集合m1及m2，則有

其中floor(·)為下取整操作,len(·)為長(zhǎng)度計(jì)算操作。

(2)將m1中數(shù)據(jù)加1，m2中數(shù)據(jù)減1獲水印明文mw，則

(3)根據(jù)paillier公鑰kp選取隨機(jī)數(shù)r加密mw獲取水印密文mew:

且有若不滿足，則修改隨機(jī)數(shù)對(duì)進(jìn)行重新加密，直至

二、密文域嵌入水印獲取多媒體信息數(shù)據(jù)水印密文

(1)同樣根據(jù)密鑰kc隨機(jī)的將載體密文me＝e(m,r,kp)分為兩個(gè)互不交疊且一一相對(duì)的兩個(gè)集合me1及me2，則有

其中floor(·)為下取整操作,len(·)為長(zhǎng)度計(jì)算操作。

(2)根據(jù)pailler密碼體系加法同態(tài)特性獲取水印密文mew。密文域嵌入水印信息，需要在密文域?qū)崿F(xiàn)對(duì)集合m1中數(shù)據(jù)明文加1，對(duì)集合m2中數(shù)據(jù)明文減1。密文域?qū)崿F(xiàn)明文數(shù)據(jù)加1可以直接通過pailler密碼體系加法同態(tài)特性操作。而對(duì)于密文域?qū)崿F(xiàn)明文數(shù)據(jù)減1同樣可以借助pailler密碼體系加法同態(tài)特性操作。因?yàn)閜aillier密碼體系實(shí)質(zhì)上是基于模n空間，在模n空間中，減法操作可以轉(zhuǎn)換為加法實(shí)現(xiàn)，既mod(x-y,n)＝mod(x+(n-y),n)。對(duì)此，可按如下操作在載體密文中嵌入水印信息

且有若不滿足，則修改隨機(jī)數(shù)對(duì)進(jìn)行重新加密，直至

三、多媒體信息數(shù)據(jù)密文域水印信息提取

(1)根據(jù)密鑰kc將水印密文mew分為兩個(gè)不相重疊且一一對(duì)應(yīng)的集合mew1及mew2：

(2)比較各數(shù)據(jù)對(duì)大小關(guān)系，計(jì)算

其中0＜i≤len(mew1)，且

若sume＞1/2則判斷水印存在，反之水印不存在。

四、多媒體信息數(shù)據(jù)明文域水印信息提取

(1)根據(jù)密鑰kc將水印密文mw分為兩個(gè)不相重疊且一一對(duì)應(yīng)的集合mw1及mw2：

(2)計(jì)算

其中0＜i≤len(mw1)，若sump＞1則判斷水印存在，反之水印不存在。

本發(fā)明實(shí)施例基于paillier密碼算法實(shí)現(xiàn)的交換密碼水印算法，但本發(fā)明并不固于paillier密碼算法實(shí)現(xiàn)，基于具有同態(tài)特性的單明文多密文密碼算法均可實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)施例將載體數(shù)據(jù)均分為兩個(gè)不相重疊的集合m1及m2用以嵌入1bit信息(僅表明是否存在水印)。為了增加水印嵌入容量，可調(diào)整集合所含元素個(gè)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)多bit嵌入。設(shè)m1與m2中各包含n個(gè)元素，則對(duì)于長(zhǎng)度為n的多媒體信息載體數(shù)據(jù)，可嵌入floor[n/(2n)]bit信息。根據(jù)對(duì)多幅256×256圖像的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較原始圖像、水印密文、水印明文，可知此方法不但滿足密碼操作安全性需求(水印密文幾乎未包含可視信息，峰值信噪比均值psnr＝9.21db)、數(shù)字水印操作具有良好不可見性(水印明文峰值信噪比均值psnr＝48.13db)，而且從水印密文及解密后水印明文中均能提取水印信息。

以上內(nèi)容是結(jié)合最佳實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明說做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求書限定的情況下，可以在細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。