CN103065278A - 一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法,属于地理信息完整性认证领域。该方法包括两个过程:(1)水印生成与嵌入过程:参数设置,生成混沌序列,矢量数据分级,矢量数据分组,然后进行各分组数据的水印生成,分组数据水印嵌入;(2)水印的提取与检测过程:参数设置,生成混沌序列,矢量数据分级,矢量数据分组,然后提取各分组数据原始水印信息,获取各分组数据校验水印信息,将各分组数据H i , j 的原始水印信息与校验水印信息比对,基于比对结果,给出待认证数据的完整性等级。本发明通过数据分级认证和认证链技术,较好地克服了现有技术中的缺点,不但能对shp线面图层的完整性进行篡改定位,而且可以进一步确定篡改的等级和程度。
Description
技术领域
本发明属于地理信息完整性认证领域,具体涉及一种支持shp线面图层篡改定位和篡改程度识别的完整性多级认证技术。
背景技术
矢量数字地图具有精度高、无损缩放、易于存储、易于发布的优点。与此同时矢量数字地图也极容易被编辑篡改。因此很多情况下需要对矢量数字地图的完整性进行认证,即明确矢量数字地图是否遭到篡改。当前对矢量数字地图完整性认证主要采用的是数字签名技术和易碎水印技术。其中,数字签名技术虽可以很好的满足对矢量数字地图完整性进行认证的要求,但是存在不能进行篡改定位的缺点;专利《一种基于混沌映射的shp线面图层易碎水印技术》,申请号:201210142896.8;公开号:CN102663673A中虽克服了数字签名技术不能进行篡改定位的缺点,但是存在着只支持单级认证的不足。在当前地理数据安全分级管理的情况下,难以满足数据多级完整性认证的需求。
发明内容
本发明目的:针对GIS矢量数据的特点,基于数据分级与混沌映射技术,提出一种适用于shp线面图层完整性多级认证方法。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案:
一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法,包括如下过程:
(一)水印生成与嵌入过程
步骤11:参数设置
步骤12:生成混沌序列
a)生成混沌序列:基于(1)式所示的Logistic方程、设置的参数,生成长度为M的混沌序列,
(1)
(2)
步骤13:矢量数据分级
步骤14:矢量数据分组
对经过步骤13分级后的数据进一步进行分组处理,即对每级数据集按先后顺序进一步进行数据分组,每个分组数据中点个数为M,数据集分组结果为,其中,?count() /M?,count()表示中点个数,??表示向下取整;
a)特征值的计算
b)基于特征值的水印信息生成
②对加密结果进行进制转换,MD5哈希函数加密结果为32位十六进制序列,无论是内容上还是长度上都需进一步转化,根据转换后序列长度最接近M的原则,见(5)式,确定转换后的进制,其中,N表示转换后进制;
(二)水印的提取与检测过程
步骤21:参数设置
设待认证线面图层数据为H,读密钥文件KeyFile,获取相关参数设置;
步骤22:生成混沌序列
a)生成混沌序列:利用公式(1)的Logistic方程、获取的相关参数,生成长度为M的沌序列,
步骤23:矢量数据分级
步骤24:矢量数据分组
对经过步骤23分级后的数据进一步进行分组处理,即对每级数据集按数据的先后顺序进行数据分组,每个分组数据中点个数为M,数据集Hi分组结果为,其中,?count(Hi) /M?,count(Hi)表示Hi中点个数,??表示向下取整;
步骤25:提取各分组数据原始水印信息
a)根据步骤22生成混沌序列S,获取原始水印信息嵌入位置,
步骤26:获取各分组数据校验水印信息
数据的完整性认证方法是先按级别再按分组依次循环比对原始水印信息与校验水印信息是否一致,若原始水印信息与校验水印信息一致,则待认证数据完整;否则,待认证数据遭到篡改,各分组数据原始水印信息与校验水印信息比对方法如下:
步骤28:数据完整性分级认证
基于步骤27的比对结果,依据(8)式给出待认证数据的完整性等级,A级表示数据未遭到篡改,完整性好,可信等级最高,B级表示数据遭到轻微篡改,完整性比A级差;C级表示数据遭到一般篡改,数据完整性比B级差;D级表示数据遭到严重篡改,数据完整性比C级差;E级表示数据遭到非常严重的篡改,数据完整性最差,可信等级最低。
本发明通过数据分级认证和认证链技术,较好地克服了现有技术中的缺点,不但能对shp线面图层的完整性进行篡改定位,而且可以进一步确定篡改的等级和程度。
附图说明
图1是本发明水印生成与嵌入流程图;
图2是本发明水印提取与检测流程图;
图3是本发明实施实例采用的实验数据;
图4是实施实例中原始数据与篡改数据的局部对比图,(a)图为原始数据局部截图,(b)图、(c)图、(d)图为篡改数据的检测结果局部截图。其中,(b)图中点表示遭到篡改的一级点、(c)图中点为遭到篡改的二级点、(d)图中点为遭到篡改的三级点。
具体实施方式
下面结合附图与实施实例,做进一步的详细说明。
本实例选择一shp线图层数据,针对数据分级、数据分组、水印生成与嵌入、水印提取与检测的整个过程(面图层与线图层的方法一致),进一步详细说明本发明。本实例选择南京市管线图层数据(如图3所示)作为实验数据。
(一)水印生成与嵌入流程(如图1)
步骤11:参数设置
数据被分为三级,分级阈值分别为1600、600。矢量数据每个数据组包含点个数M设置为100个。依据(5)式确定转换后的进制为三进制。Logistic混沌序列初值Q0设为0.31,混沌系数k设为3.92。并将设置的参数保存至密钥文件KeyFile中。
步骤12:生成混沌序列
a)基于(1)式Logistic方程、密钥[k,Q0]、M,生成长度为100的混沌序列。
步骤13:数据分级
步骤14:数据分组
(二)水印提取与检测过程(如图2)
针对上述过程嵌入水印后的线图层数据,随机选取三条线要素进行了适当的点坐标移动编辑,得到受攻击后数据H,以下的水印提取和检测都针对该攻击后数据H进行。
步骤21:读取密钥文件KeyFile,获取相关参数。根据(1)式Logistic混沌方程、获取的密钥参数[k,Q0]、分组数据包含点个数M,生成位置序列S。其具体方法同所述过程(一)步骤12。
步骤24:原始水印信息的提取
步骤27:数据完整性认证。依据(8)式,数据遭到轻微篡改、数据完整等级为C。
(三)实验分析
由上述实例(图4)可知:实例表明该方案不但能对shp线面图层的完整性进行篡改定位,而且可以进一步确定篡改的等级和程度,较好满足了进行shp线面图层的完整性进行多级认证的需求。
本发明实施实例中仅以shp格式的线图层进行易碎水印的生成、嵌入、提取与检测过程。该方法也可以适用于shp格式的面图层数据。
Claims (1)
1.一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法,包括如下过程:
(一)水印生成与嵌入过程
步骤11:参数设置
步骤12:生成混沌序列
a)生成混沌序列:基于(1)式所示的Logistic方程、设置的参数,生成长度为M的混沌序列,
步骤13:矢量数据分级
步骤14:矢量数据分组
对经过步骤13分级后的数据进一步进行分组处理,即对每级数据集按先后顺序进一步进行数据分组,每个分组数据中点个数为M,数据集分组结果为,其中,?count() /M?,count()表示中点个数,??表示向下取整;
a)特征值的计算
(4)
b)基于特征值的水印信息生成
②对加密结果进行进制转换,根据转换后序列长度最接近M的原则,见(5)式,确定转换后的进制,其中,N表示转换后进制;
(二)水印的提取与检测过程
步骤21:参数设置
设待认证线面图层数据为H,读密钥文件KeyFile,获取相关参数设置;
步骤22:生成混沌序列
a)生成混沌序列:利用公式(1)的Logistic方程、获取的相关参数,生成长度为M的沌序列,
步骤23:矢量数据分级
步骤24:矢量数据分组
对经过步骤23分级后的数据进一步进行分组处理,即对每级数据集按数据的先后顺序进行数据分组,每个分组数据中点个数为M,数据集Hi分组结果为,其中,?count(Hi) /M?,count(Hi)表示Hi中点个数,??表示向下取整;
原始水印信息是先按级别再按分组依次提取的,各分组数据的原始水印信息具体方法如下:
a)根据步骤22生成混沌序列S,获取原始水印信息嵌入位置,
(7)
步骤28:数据完整性分级认证
基于步骤27的比对结果,给出待认证数据的完整性等级。
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