基于CCSDS IDC和SMS4的联合信源与信息安全编译码方法

摘要

本发明涉及通信编码领域的一种联合信源与信息安全编译码方法。为了解决现有的信源编码和信息安全独立编译码中存在的计算复杂度高以及安全性等问题，本发明提出了一种基于CCSDS IDC的联合信源与信息安全编译码方法。该方法将输入的原始图像进行三级二维离散小波变换，将图像分为直流系数和交流系数，直流系数量化后进行SMS4分组密钥算法控制下的随机算术编码，用于打乱符号的编码区间，在完成数据压缩的同时实现了数据的加密；交流系数进行位平面编码后则进行序列加密；译码则是编码的逆过程。该方法降低了计算复杂度，同时能提供良好的安全性，适用于资源受限的深空网络中的图像、视频有效性和安全性传输。

主权项

基于CCSDS IDC的联合信源与信息安全的编译码方法，其特征是：原始图像首先经过三级二维离散小波变换，分为直流系数和交流系数，将SMS4分组密码算法中的子密钥，作为随机序列发生器的初始化种子，通过随机序列发生器生成一个长度为N，且均匀分布的二元随机序列r₁，r₂，…，r_N子密钥，用来控制随机算术编码中信源符号在概率分布表中的排列方式，对量化后的直流系数进行SMS4子密钥的控制下的随机算术编码，编码时有两张直流系数的信源概率分布表，它们存储相同的信源符号，只是信源符号在表中的排列顺序不同，其中一张表的信源符号按照概率从大到小顺序排列，另一张表则按概率从小到大顺序排列，编码时根据随机序列发生器生成的子密钥是“0”还是“1”随机地选择其中一张概率分布表，从而达到扰乱信源符号对应的编码区间的目的，如果随机序列发生器生成的子密钥的值为“1”，选择信源符号按照从大到小顺序排列的那张概率分布表，对基准区间进行划分，若随机序列发生器生成的子密钥的值为“0”，则选择信源符号按照从小到大顺序排列的那张概率分布表，对基准区间进行划分，在随机序列发生器生成的子密钥控制下，按照随机算术编码的规则对输入的信源符号进行编码，同时更新信源符号的信源概率分布表，一直到将所有信源符号直流系数编码结束，由于初始时，信源为等概分布，因此两种不同排列方式下的初始概率分布表均相同，交流系数则进行位平面编码后采用序列加密，生成交流系数密文，译码则是编码的逆过程。