随着多媒体技术和网络技术的发展,多媒体加密算法在保护多媒体数据方面获得越来越多的重视。尤其对于关系到军事、商业和政治等敏感信息的多媒体数据,采用加密算法进行保护,成为一种广泛需求。本文在综述现有算法的基础上,对多媒体快速加密算法进行了深入研究,主要研究成果如下: (1)提出对Fridrich混沌密码的密码分析方法,分别从密钥空间、混沌参数敏感性、已知明文攻击、选择明文攻击等几个方面分析此密码系统的安全性,并给出密码安全性与计算复杂度之间的矛盾关系,最后给出提高系统安全性的方法。根据对Fridrich混沌密码的分析,给出一种基于Standard映射的块密码,其具有明文大小可变、计算复杂度相对较低等特点,适合多媒体数据的加密。 (2)提出一种选择性加密方法的多媒体加密模型,给出安全的加密策略,对此进行了理论证明,并且给出了基于分形图像编码、基于JPEG2000编码和基于MPEG2编码的选择性加密方法。这些算法通常具有计算复杂度低的特点,可以保证较高的安全性,而且保持数据格式不变,支持对密文数据的直接操作。 (3)提出与压缩编码相结合的多媒体加密模型,指出压缩比与安全性之间的关系,并给出与JPEG、JPEG2000和MPEG2相结合的加密算法。这类算法将加密过程与压缩编码过程相结合,同时实现压缩和加密;加密操作的计算复杂度低,实时性高;保持数据格式不变,支持对密文数据的直接操作,如浏览、剪切、编码率控制和多重压缩等。这类算法适合实时性和数据可操作性要求高、安全性要求低的应用。 (4)对已有的可感知加密方法进行改进,使得改进后的算法支持直接进行编码率控制操作。在压缩编码过程中,通过加密质量因子控制对多媒体敏感参数的加密强度,从而实现对密文质量的控制。以JPEG、JPEG2000和MPEG2为例,给出可感知加密算法,并对其性能作了分析和测试。 (5)提出一种将压缩编码过程、加密过程、认证过程和容错编码过程相结合的安全多媒体传输方案。在信源编码中,先对敏感数据进行签名,再对其进行选择性加密;在信道编码中,将加密过程与容错编码过程相结合,实现快速编码和加密。解码过程与编码过程对称。此方案能够实现图像加密功能、篡改检测功能和传输错误检测功能,适合于网络传输。文中以JPEG2000编码为例,分析测试了方案的可行性。 最后,论文分析了当前多媒体加密算法中存在的问题,指出了进一步研究的方向。