摘 要

目前，世界正飞速发展而网络技术和计算机技术也在飞快发展，信息时代已然来临，信息安全的重要性就不言而喻了。信息安全这方面其实主要还是由两部分组成，其一是安全协议算法，其二是密码算法，不过主要还是以密码算法为核心，尤其是在如今的互联网上密码算法更是尤为重要，作品的版权信息也被网上越来越多的人造假。在军事上，密码学也尤为重要。

本文主要对美国高级加密标准AES算法和空间域LSB两种算法做了一些分析和研究，其中主要是将秘密信息通过AES算法将其变为密文，然后利用LSB算法将这些密文隐藏在一副图片中，最后达到肉眼观察其后对比两幅图片无区别，而且可以解密出图面中的加密信息然后和提取图片中隐藏的信息。本文列举了一个例子帮助我们更好的理解AES算法。最后通过matlab语言帮助我达到此次设计的目的。

关键词：密码学；AES算法；LSB算法；仿真

Abstract

At present, the world is rapidly developing network technology and computer technology is also rapidly developing information technology era has come, the importance of information security is self-evident. In fact, this aspect of information security is mainly composed of two parts, one is the security protocol algorithm, the other is the password algorithm, but mainly with the password algorithm as the core, especially in today's Internet password algorithm is particularly important, works of copyright information is also more and more people online fraud. In the military, cryptography is particularly important.

This article did some analysis and study for the United States advanced encryption standard (AES algorithm and spatial domain LSB .They translate the secret information into a ciphertext by AES algorithm, then they hide the ciphertext in an image by LSB algorithm, finally we found no difference between the two pictures by visual observation .It can decrypt the encrypted information in drawings and then hidden information in the image. In this paper, an example is given to help us better understand the AES algorithm. Finally, matlab language helped me to achieve the purpose of this design.

Key Words：Cryptography; AES algorithm; LSB algorithm; Simulation

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 理论研究与分析 2

1.2.1 空间域信息隐藏算法 2

1.2.2 变换域信息隐藏算法 3

1.3 文章内容介绍 3

第2章 AES算法的设计准则和算法描述 4

2.1 AES算法的相关数学知识 4

2.1.1 有限域上的运算 4

2.1.2 系数在有限域上的多项式运算 5

2.2 AES的设计准则 7

2.2.1 密钥参数 7

2.2.2 迭代次数 8

2.2.3 轮变换基本原则 8

2.3 AES算法的描述 9

2.3.1 字节替换 10

2.3.2 行位移 11

2.3.3 列混合 12

2.3.4 轮密钥加 12

2.3.5 密钥扩展 13

2.3.6 加密和解密算法 13

2.4 本章小结 14

第3章 AES加密算法的改进及MATLAB的实现 16

3.1 S-box及逆S-box代数表达式 16

3.2 AES算法加密过程 17

3.3 本章小结 19

第4章LSB算法的设计准则和相关描述 20

4.1数字水印技术的产生与发展 20

4.2 数字水印技术的基本原理 20

4.3 基于LSB的数字水印算法 20

4.3.1 LSB算法的原理 20

4.3.2 空间域基于固定位的平面分解 24

4.4 本章小结 28

第5章 总结与展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

由于信息时代的来临计算机行业和网络技术飞快的发展，有关产品的版权纠纷却是越演愈烈，很多的网络数字产品被人拿去复制专卖等等侵权行为日益猖狂。如果还不对此采取一些有效的措施，计算机网络行业已经深受其害被影响，如果继续下去将来可能会停滞不前甚至还会倒退。

20世纪90年代的早期，很多搞研究的团体包括学校，公司都对信息加密的应用和信息隐藏的应用产生了很大的兴趣。信息隐藏也叫数据隐藏。信息隐藏包括4个方面第一就是信息不可见性，第二就是信息的存在性，第三是收发两方的不可见性，第四就是信道的不可见性^[1]。信息隐藏就是将机密信息隐藏在公开的多媒体数据中可以是图片或者音频甚至是视频，然后不被人觉察。而信息加密就是将信息经过编码后形成密文不被人了解信息的真实意思。同样的其实信息加密技术也是包含了好多方面，当然最重要的一点就是信息真实意思的不可见性，不过它的缺点也显而易见；被人发现后破坏或者毁掉。

信息能够藏于多媒体中原因是因为冗余性。机密信息要成功放入没有压缩的多媒体数据中而且不会影响多媒体数据本身是完完全全有可能的，因为没有压缩的多媒体数据和已经压缩过的多媒体相比，它们的信息编码的效率完全不是在同一个等级上的，没有压缩的多媒体数据冗余性很大。

信息加密除了靠传统的密码加密以外，还可以将加密和隐藏相结合起来，大大提高了其安全性。目前研究表明人眼和灰度级的分辨率问题是这样的：人眼在这方面识别度很低往往就只有几十个左右的分辨率，而且人眼对于边缘信息的敏感程度也不高，将信息隐藏不被发现正是利用了这点。信息加密和隐藏主要是对密钥的保护。信息隐藏（将信息藏起来）和传统的密码学技术（给信息编码加密）有很大的区别。密码加密中的传统的密码技术，它研究的是将我们要传递的机密信息进行编码加密形成除了收发两方之外看不懂的密文。接着说信息隐藏技术，他是研究把要传递的机密信息隐藏在多媒体数据中进行传递，比如图片，视频甚至是整个系统都有可能。对加密的信息来说，非法拦截者可能截获然后破解导致信息泄露；但对信息隐藏来说，拦截者不能肯定的判断机密信息的存在与否，当然也就更加无法破解了，也将信息的安全等级提升了好几个层次。不过为了进一步的提高信息安全的系数，我们可以将二者进行结合，先将要传递的机密信息进行编码加密形成密文，然后用信息隐藏技术将编码好的密文放入多媒体数据中去，让机密信息随着多媒体数据的传播去传递。由此可见，隐藏式信息安全和密码学为核心的信息安全是可以同时存在的。