1 集美大学计算机工程学院，福建厦门 361021
2 山西省检验检测中心，山西太原 030000
针对键盘电磁信息安全问题，分析了 PS/2键盘的工作原理以及信号特征，提出一种基于深度学习的检测方法。该方法针对键盘设备的电磁泄漏信号特征，对卷积神经网络(CNN)结构进行了适应性调整; 结合改进的梯度加权类激活映射方法，实现了对键盘电磁信息的智能识别和精准定位。对 4个按键的电磁信号进行测试，分类准确率达到了 98%; 在噪声环境下的分类准确率也达到了 81%。将梯度加权类激活映射方法及其改进方法对键盘电磁信息的定位效果进行了对比，实验结果证明改进后的方法定位效果更佳。
信息安全 电磁信息检测 深度学习 梯度加权类激活映射 information security electromagnetic information detection deep learning Gradient-weighted Class Activation Mapping 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 645
1 广东工业大学物理与光电工程学院，广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
2 中山大学物理学院，光电材料与技术国家重点实验室，广东 广州 510275
信息安全对人类社会极为重要，关系到个人和各类组织的财产与安全，因此一直以来受到人们的极大关注。其中，物理型信息安全技术因其物理载体和实现原理的多样性和隐匿性而具有极高的安全性。当前，通过引入特征尺寸小、功能丰富的光学纳米结构，物理型信息安全技术借助纳米尺度光场调控的新方法和新实践，在信息容量、安全性和功能性等方面都得到了极大提升。为厘清该领域的发展脉络与方向，本文将回顾近年来基于光学纳米结构的物理型信息安全技术的新发展，介绍该技术的基本原理、实现方法与优势特点，重点阐述其中的基于表面结构色图像、全息和轨道角动量的信息安全技术。此类信息安全技术不仅对于军用、民用机密信息防护具有重要意义，而且在商标防伪和身份认证等领域也有着巨大的应用潜能。
全息 纳米结构 信息安全技术 结构色 轨道角动量 中国激光
2023, 50(18): 1813008
1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
级联双相位密码（CDPE）系统是一种包含两个纯相位板（密文板和密钥板）的重要光学密码系统，为了提升该系统的加密效率，提出一种双图像加密方法。加密时，将密钥板的轴向距离作为控制参数，提出一种新的迭代加密算法，该算法可将两幅明文图像加密至同一个密文板中，将传统的CDPE系统的加密效率提升了1倍。解密时，当密钥板分别处于两个设定的轴向位置时，可以在输出平面得到两幅不同的明文图像。采用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性，并研究了密钥板两个位置之间的距离对解密结果的影响。对所提方法安全性的分析表明，所提方法对于暴力破解和选择明文攻击均具有稳健性。此外，所提方法可方便地推广至多图像加密，因此CDPE系统的加密效率可以得到进一步提升。
图像处理 光学信息安全 双图像加密 位置复用 迭代加密算法
1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能，也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长，在进行加密的同时实现信息的压缩变得愈加重要，因为这将缩短处理这些数据所需的时间并有效节约存储空间。提出广义的光学图像压缩加密的概念，并将压缩策略分为明文压缩、密文压缩和明文密文同步压缩。在此基础上，介绍适合每种策略的具体压缩方法，并通过阐述这些压缩方法在一些实例中的应用，综述了光学图像压缩加密技术的研究进展，也对未来的研究方向进行了展望。
光学信息安全 压缩加密 图像压缩 光信息处理 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0400001
随着信息安全与通信技术的发展，随机数在安全芯片、保密通信等领域得到了广泛应用。为提高随机数在线检测速度，针对128 bit、256 bit和512 bit中每种随机数检测长度，通过推导去除卡方检验公式中计算复杂的部分，得到易于硬件实现的公式，并对公式进行硬件优化与实现。通过VCS和Verdi仿真，验证了设计的正确性。采用Design Compiler工具，基于UMC55工艺库，将设计综合，得到了面积为1 411 GE(等效与非门数)的128 bit卡方模块。在实现较小面积的同时，达到了较为显著的优化效果。512 bit卡方模块与软件实现对比，速度提升50.08%，达到较高的随机数在线检测速度。该模块适用于需求较小面积和较高速率的硬件实现场景。
信息安全 随机数 卡方检验 硬件实现 information security random number Chi-square test hardware implementation
红外与激光工程
2022, 51(5): 20220175
1 中国科学技术大学, 中国科学院量子信息重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院, 安徽 合肥 230026
信息安全是国家核心竞争力的重要组成部分, 量子密钥分发 (QKD) 利用量子力学基本原理对信息实现计算复杂度无关的安全加密, 是下一代信息安全技术的重要选项。经过三十多年的发展, 以结合诱骗态的 BB84 协议为代表的 QKD 方案已经非常成熟, 并逐渐开始了规模化部署。持续探索基础方案和核心技术是推动 QKD 发展的基础动力。在单回合通信中, 基于高维量子态编码的高维 QKD (HD-QKD) 技术具有更高的信息承载效率和更强的抗噪声能力, 因而具有重要的发展和应用潜力，已成为当前 QKD 领域的重要研究方向之一。光子的轨道角动量 (OAM) 自由度原则上具有无穷维希尔伯特空间, 是实现 HD-QKD 的重要物理资源。重点回顾了基于 OAM 光子态的 HD-QKD 的发展历程, 梳理并讨论了该研究方向的主要技术成果和面临的关键技术问题, 并展望其未来发展趋势。
量子信息 高维量子密钥分发 矢量涡旋 轨道角动量 量子密码 信息安全 quantum information high-dimensional quantum key distribution vector vortex orbital angular momentum quantum cryptography information security
河南财经政法大学 现代教育技术中心, 河南 郑州 450046
针对大多数图像信息隐藏技术需要先验信息及训练难度大的问题,提出一种基于复小波变换和自适应像素聚类的图像信息隐藏方法。方法利用新型的无监督种群优化算法对秘密图像进行自适应的像素聚类处理, 采用支持向量机选择载体图像双树复小波变换的最优小波子带, 将最优小波子带作为信息隐藏的载体以保证信息隐藏的不可感知性。实验结果表明方法具有较强的不可感知性,能够抵抗隐写分析模型的入侵, 在信息隐藏过程中不需要原载体图像和秘密信息的先验知识,属于全盲信息隐藏方法。
信息隐藏 光学图像 像素聚类 双树复小波变换 全盲信息隐藏 信息安全 information hiding optical image pixels clustering dual-tree complex wavelet transform blind information hiding information security
山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
鬼成像是一种具有双臂结构的新型成像技术,一路利用无空间分辨能力的探测器接收与物体相互作用的光束,另一路用于记录原始光场的空间分布。鬼成像通过多次测量对二者进行关联运算,即可重构出目标物体的空间强度信息,因此受到了研究人员的广泛关注。最近,基于光的时空二元性,鬼成像从空域扩展到时域,时域鬼成像被提出并得以验证。由于使用低速探测器可以探测到高速信号,时域鬼成像逐步发展为一种高速光信号探测方法。此外,许多基于时域鬼成像的信息安全和传输方案也被相继提出。主要介绍时域鬼成像技术的基本原理及应用的发展历程,并着重介绍了其在长距离光纤探测、超快信号探测、信息安全以及提升相机帧率中的应用工作。
中国激光
2021, 48(12): 1212001
1 南京理工大学紫金学院电子工程与光电技术学院,南京 210023
2 南京邮电大学通信学院, 南京 210003
3 南京理工大学自动化学院, 南京 210094
4 中央财经大学经济学院, 北京 100081
目前人们针对不同场景设计和研究出各种基于混沌的图像加密算法并取得不俗的研究成果, 但仍有一些图像加密算法存在不足之处, 因而相关专家学者们不断研究新的图像加密方法并对传统的各种加密算法进行改进。针对目前低维混沌算法存在的明显缺点, 提出一种基于CNN超混沌与S盒结合的图像加密算法, 仿真实验表明, 该算法能够有效地抵挡明文(密文)攻击, 实现了一次一密, 而且拥有更大的密钥空间, 具有优良的加密效果及速度快、复杂度低的优点。
图像加密 S盒 信息安全 抵挡明文(密文)攻击 image encryption CNN CNN S-box information security resisting attacks on the image in plain text (ciph
