一种彩色二维码混合加密编解码方案_张维纳.pdf

第4 3卷 第1期桂 林 电 子 科 技 大 学 学 报V o l.4 3,N o.1 2 0 2 3年2月J o u r n a l o f G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g yF e b.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 0-1 2-2 2基金项目:广西自动检测技术与仪器重点实验室基金(Y Q 2 0 1 0 6)通信作者:姜文英(1 9 7 1-),女,高级实验师,博士,研究方向为信息处理。E-m a i l:j i a n g w y g u e t.e d u.c n引文格式:张维纳,陈元枝,姜文英,等.一种彩色二维码混合加密编解码方案J.桂林电子科技大学学报,2 0 2 3,4 3(1):6 3-6 8.一种彩色二维码混合加密编解码方案张维纳1,陈元枝2,姜文英1,李志茹1(1.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林 5 4 1 0 0 4;2.桂林电子科技大学 光电工程学院,广西 桂林 5 4 1 0 0 4)摘 要:针对彩色二维码在数据传输过程中存在的安全隐患,提出了一种彩色二维码混合加密编解码方案。先将发送方信息数据用D E S算法密钥加密,再用接收方提供的R S A公钥对D E S密钥进行加密,密文数据通过彩色二维码存储和传输;接收方接收密文数据后,先对彩色二维码进行解码,获得密文信息,再通过R S A私钥获得D E S密钥信息,最后用D E S密钥解密发送方的原始数据信息。该方案具有无密钥传输、双密钥解密、混合密文无法被单一攻击算法破解等优点,从而保护了彩色二维码的编码信息。不同加密算法下彩色二维码信息的加解密效率测试结果表明,在相同密钥长度和高安全性要求下,该混合算法对数据的加解密效率最高,且在脱离网络连接的情况下,彩色二维码系统也可进行正常的加解密操作,提高了安全性和信息数据传输效率。关键词:D E S;R S A;彩色二维码;信息加密;信息安全中图分类号:T P 3 9 1.1 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 3-8 0 8 X(2 0 2 3)0 1-0 0 6 3-0 6A c o l o r Q R c o d e m i x e d e n c r y p t i o n e n c o d i n g a n d d e c o d i n g s c h e m eZ HA N G W e i n a1,C H E N Y u a n z h i2,J I A N G W e n y i n g1,L I Z h i r u1(1.S c h o o l o f E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n,G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y,G u i l i n 5 4 1 0 0 4,C h i n a;2.S c h o o l o f O p t o e l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g,G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y,G u l i n 5 4 1 0 0 4,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o s o l v e t h e h i d d e n d a n g e r i n t h e p r o c e s s o f d a t a t r a n s m i s s i o n b y c o l o r Q R c o d e s,a c o l o r Q R c o d e m i x e d e n c r y p t i o n e n c o d i n g a n d d e c o d i n g s c h e m e i s p r o p o s e d i n t h i s p a p e r.I n t h i s s c h e m e,t h e s e n d e r i n f o r m a t i o n d a t a i s e n c r y p t e d w i t h t h e D E S a l g o r i t h m k e y,a n d t h e n t h e D E S k e y i s e n c r y p t e d t h r o u g h t h e R S A p u b l i c k e y p r o v i d e d b y t h e r e c e i v e r,a n d t h e c i p h e r t e x t i n f o r m a t i o n d a t a i s s t o r e d a n d t r a n s m i t t e d t h r o u g h t h e c o l o r Q R c o d e.A f t e r r e c e i v i n g,t h e r e c e i v e r f i r s t d e-c o d e s t h e c o l o r Q R c o d e t o o b t a i n c i p h e r t e x t i n f o r m a t i o n,t h e n o b t a i n s D E S k e y i n f o r m a t i o n t h r o u g h R S A p r i v a t e k e y,a n d f i n a l l y d e c r y p t s t h e o r i g i n a l d a t a i n f o r m a t i o n o f t h e s e n d e r w i t h D E S k e y.T h e s c h e m e h a s t h e a d v a n t a g e s o f n o k e y t r a n s-m i s s i o n,d o u b l e k e y d e c r y p t i o n a n d m i x e d c i p h e r t e x t c a n n o t b e c r a c k e d b y a s i n g l e a t t a c k a l g o r i t h m,s o a s t o p r o t e c t t h e c o-d e d i n f o r m a t i o n o f c o l o r Q R c o d e s.T h e e n c r y p t i o n a n d d e c r y p t i o n e f f i c i e n c y o f c o l o r Q R c o d e i n f o r m a t i o n u n d e r d i f f e r e n t e n c r y p t i o n a l g o r i t h m s i s c o m p a r e d t h r o u g h e x p e r i m e n t a l t e s t s.T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h e h y b r i d a l g o r i t h m h a s t h e h i g h-e s t e f f i c i e n c y i n e n c r y p t i n g a n d d e c r y p t i n g d a t a u n d e r t h e c o n d i t i o n o f t h e s a m e l e n g t h a n d h i g h s e c u r i t y r e q u i r e m e n t s.A n d i n t h e c a s e o f o u t o f t h e n e t w o r k c o n n e c t i o n,t h e c o l o r Q R c o d e s y s t e m c a n a l s o b e n o r m a l e n c r y p t i o n a n d d e c r y p t i o n o p e r a-t i o n,n o t o n l y i m p r o v e t h e s e c u r i t y,b u t a l s o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f i n f o r m a t i o n d a t a t r a n s m i s s i o n.K e y w o r d s:D E S;R S A;c o l o r Q R c o d e;c r y p t o g r a p h y;i n f o r m a t i o n s e c u r i t y 二维码是一种新型的数据储存和传递技术。快速响应(Q R)码是二维码的一种,发送者通过二维码图片携带数据信息,将数据传递给接收者。随着移动互联网技术的高速发展和智能设备的普及,二维码技术已经在日常生活中产生了较大影响。近年来,随着对信息容量的需求增加,彩色二维DOI:10.16725/45-1351/tn.2023.01.005桂林电子科技大学学报2 0 2 3年2月码的研究也初见成果。2 0 1 2年,M e l g a r等1提出了5色彩色码(C Q R C o d e-5),适用于需要大存储容量的密码系统。2 0 1 4年,H i r e n等2和A n d r e等3都提出了一种利用彩色增加容量的多路复用彩色二维码。2 0 1 5年,T a v e e r a d等4在H S V空间内表示颜色值,将二进制输入数据转换为十六进制读取的新型二维码。2 0 1 6年,M e l g a r等5提出了一种9色彩色Q R码方案。陈元枝等6提出了一种在R G B空间上的4色二维码编码方案,该方案保留了黑白Q R码的特有结构。L i等7提出了一种高效率编码汉字的彩色二维码。2 0 1 7年,庞鹏佳8提出分层彩色编码的思路,通过一个彩色二维码实现多种信息的交互。侯亚楠9在黑白Q R码的白色模块上编码彩色,增加了Q R码的信息容量。2 0 1 8年,贾丹等1 0也提出一种彩色二维码扩容理念,生成1 6色(H S V空间)二维码。王超等1 1通过可拆分彩色二维码设计,将彩色二维码信息拆分成2个普通二维码,然后合成彩色二维码。彩色二维码在信息容量上大大提高,信息提取和存储的安全也更加重要。黑白二维码的信息加密技术对于彩色二维码的信息加密技术具有重要的参考价值。黑白二维码在加密方式上主要分为数据信息加密和二维码图像加密2种。2 0 1 1年,张定会等1 2采用D E S加密算法直接对二维码图像进行加解密。2 0 1 2年,王印明等1 3提出一种随机加密算法,根据特定规则采用D E S或R S A算法对黑白二维码随机加密。2 0 1 4年,安吉旺等1 4结合R S A和k e y口令的改进算法对编码数据信息加密。2 0 1 7年,杨宏宇等1 5提出一种基于S HA-2 5 6和D N A序列的彩色二维码混沌加密方法,提高了二维码防伪造、抗病毒、抗攻击能力。2 0 1 8年,印曦等1 6出于对版权的保护,提出了一