一種基于多重散射的光學Hash 函數*

何文奇 陳嘉譽 張蓮彬 盧大江 廖美華 彭翔

(深圳大學物理與光電工程學院，光電子器件與系統教育部/廣東省重點實驗室, 深圳 518060)

本文提出了一種基于光與多重散射介質相互作用的光學Hash 函數構造方法.該方法創新性地利用多重散射介質對相干調制光的天然隨機散射作用, 實現了對調制光的“混淆”和“擴散”, 從而滿足了Hash 函數的核心功能要求: 高安全強度的單向編碼/加密.所設計的光電混合系統能有效地模擬Hash 函數中的“壓縮函數”, 結合具有特征提取功能的Sobel 濾波器, 能實現將任意長度的輸入數據壓縮并加密為固定長度為256 bit的輸出(即Hash 值).一系列仿真結果表明: 該方法所構造的光學Hash 函數具有良好的“雪崩效應”和“抗碰撞性”, 其安全性能可比擬當前最為廣泛使用的傳統Hash 函數(MD5 和SHA-1).

1 引 言

隨著信息技術和互聯網的發展, 人類進入了“信息爆炸”的時代.信息的爆炸式增長促進了人類社會的發展, 但是, 伴隨而來的信息安全問題也引起了人們的廣泛關注, 如何保證信息的安全性也成為了一個持續的研究熱點.目前, 信息安全技術通常可分為兩大類, 一類是基于數學運算的傳統信息安全技術; 另一類是基于非數學運算的新型信息安全技術, 主要包括: 量子加密、生物特征識別和光學信息安全[1]等.其中, 得益于“光學信息處理”具有并行處理以及多維運算的能力, 光學加密技術近年來吸引了不少學者們的關注.自Refregier 和Javidi[2]于1995 年提出基于4f 光學相關器……