CN114189595A - 一种基于联盟链的图像秘密共享方法 - Google Patents

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张问银
王九如
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Abstract

本发明提供了一种基于联盟链的图像秘密共享方法，利用ILBP的局部对比性特征，将图像转化为ILBP编码，并对图像进行切割，得到若干个图像切片；将分割后的切片存储到联盟链的不同节点上；图像秘密共享方通过访问不同的联盟链节点获取到足够的图像切片，进而恢复出完整的图像信息。本发明使用的图像加密的图像秘密共享方法具有较好的随机性，较低的像素扩展和较低的计算成本，结合联盟链保证了图像切片无法被篡改，保证了除图像秘密共享方的其他人无法获得足够的图像切片信息，也就无法获得完整的图像信息。

Description

一种基于联盟链的图像秘密共享方法
技术领域
本发明涉及区块链中的联盟链以及图像处理和图像加密技术领域，具体涉及一种基于联盟链的图像秘密共享方法。
背景技术
随着互联网等现代技术的飞速发展，涌现出越来越多的数字信息，如图片、音频、视频等。人们对多媒体数据的处理方法的需求越来越迫切，亟需一种安全可靠的多媒体产品安全共享的技术。传统网络下的图像秘密共享容易被攻击和检测到，无法保证图像切片的安全传输，以及无法识别图像切片的真伪。攻击者攻击图像秘密共享的构建渠道，很容易篡改图像切片，并获取到真正的图像切片，当所有的图像切片被攻击者获取后，会导致图像信息泄露，同时可能导致图像秘密共享方无法获得正确的图像信息。
区块链是一种新兴的技术，它结合P2P网络、时间戳技术、加密技术等密码学知识形成一个不可篡改的、共同维护的、安全可信的去中心化的分布式账本。区块链在发展的过程中形成了三大体系，分别为公有链、联盟链和私有链。公有链中的信息是完全透明的任何人都无法篡改，私有链只对单独的人或实体开放，是完全不透明的区块链。联盟链是不完全透明的区块链，联盟链中的数据部分透明，通过授权人授权的密钥才可以对节点中的数据进行访问。本发明将联盟链同图像秘密共享技术完美的结合，提出了一种基于联盟链的图像加密的图像秘密共享方法。该方法以联盟链的不同节点为依托，将图像切片分别存储在不同的节点中，依靠联盟链的特性安全高效地进行图像秘密共享。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种基于联盟链的图像秘密共享方法，本发明使用的图像加密的图像秘密共享方法具有较好的随机性，较低的像素扩展和较低的计算成本，结合联盟链保证了图像切片无法被篡改，保证了除图像秘密共享方的其他人无法获得足够的图像切片信息，也就无法获得完整的图像信息。
为实现上述目的，本发明中图像加密的图像秘密共享方法为ILBP(ImprovedLocal Binary Pattern)算法：
Figure BDA0003364415410000021
式中，参数P控制角空间的量子化，R控制空间分辨率，gc表示中心像素的灰度，gp表示相邻像素p的灰度值，S(x)表示符号函数，
Figure BDA0003364415410000022
是邻域的平均值，控制因子α∈[0,1]，灰度L∈[0,255]。
本发明中所述联盟链具有联盟链的基本特性，联盟链中的数据是不完全透明的。节点访问者必须经节点授权人授权取得密钥，通过密钥才能访问节点的数据。每个节点的数据拥有区块链数据的基本特性，安全可信，不可被篡改。
假设图像秘密共享的参与方有n个，分别为{n1，n2，n3...}，则图像切片数量为n；图像秘密共享的参与方控制的对应的联盟链节点为{N1，N2，N3...}；恢复完整图像信息所需的切片数量为k，且k<＝n。
本发明提供了一种基于联盟链的图像秘密共享方法，包括以下步骤：
(1)第一阶段：图像加密切片，其具体步骤如下：
(11)通过对需要秘密共享的图像数据进行哈希得到输出Hi；
(12)通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；
(13)将图像分割，分割方式可以有多种，包括横向或者纵向切割，生成多个图像切片；
(2)第二阶段：将图像切片存储到联盟链节点，其具体步骤如下：
(21)将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方；
(22)图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中；
(3)第三阶段：从联盟链节点获取图像切片信息，其具体步骤如下：
(31)图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K；
(32)图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息。
(4)第四阶段：图像解密，其具体步骤如下：
(41)图像需求方将得到的多个共享的切片组合成M×N的切片；
(42)通过ILBP算法对M×N的每个切片计算ILBP码，以恢复原图像。
(43)对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
本发明进一步设置为：在步骤(21)中，将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方。
本发明进一步设置为：在步骤(22)中，图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中。
本发明进一步设置为：在步骤(31)中，图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K。
本发明进一步设置为：在步骤(32)中，图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息。
本发明进一步设置为：在步骤(43)中，对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明利用联盟链节点存储图像切片，图像切片信息无法被篡改，保证了图像切片的真实性和安全性。
(2)本发明基于联盟链的特性，任何访问联盟链节点数据的人都需要经过节点授权人授权得到密钥，任何没有节点密钥的人无法访问节点数据。
(3)本发明基于联盟链的安全性，任一攻击者不能完全控制大部分节点，也就拿不到所有的图像切片，无法解密出完整图像信息。
(4)本发明即使有攻击者破坏，或者篡改了某个节点的切片数据，基于ILBP的特点，也能恢复出完整的图片。
附图说明
图1为基于联盟链的图像秘密共享方法的上链流程图；
图2为在联盟链节点中恢复图像的流程图；
图3为实施例2使用的图像Barbara，其中a为原图，b为恢复后的图像。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：
一种基于联盟链的图像秘密共享方法，包括以下步骤：
(1)第一阶段：图像加密切片，其具体步骤如下：
(11)通过对需要秘密共享的图像数据进行哈希得到输出Hi；
(12)通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；
(13)将图像分割，分割方式可以有多种，包括横向或者纵向切割，生成多个图像切片。
(2)第二阶段：将图像切片存储到联盟链节点，其具体步骤如下：
(21)将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方；
进一步的，将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方；
(22)图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中；
进一步的，图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中。
(3)第三阶段：从联盟链节点获取图像切片信息，其具体步骤如下：
(31)图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K；
进一步的，图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K；
(32)图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息；
进一步的，图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息。
(4)第四阶段：图像解密，其具体步骤如下：
(41)图像需求方将得到的多个共享的切片组合成M×N的切片；
(42)通过ILBP算法对M×N的每个切片计算ILBP码，以恢复原图像。
(43)对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败；
进一步的，对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
实施例2：
在本实施例中，将图像秘密共享参与方的人数n设置为4，恢复为完整图像数据所需的切片k为3。图1是基于联盟链的图像秘密共享方法的上链流程图，对应第一阶段和第二阶段；图2为图像需求方在联盟链节点中恢复图像的流程图，对应第三阶段和第四阶段；图3为本实施例使用的图像Barbara，a为原图，b为恢复后的图像。
进一步以实例进行说明，一种基于联盟链的图像秘密共享方法，包括以下步骤。
(1)第一阶段：图像加密切片，其具体步骤如下：
(11)对Barbara图像的数据进行哈希得到Hi；
(12)通过ILBP算法对Barbara图像进行加密，生成ILBP码；
(13)将图像分割，分割方式可以有多种，包括横向或者纵向切割，生成图像切片，包括：Share1，Share2，Share3，Share4。
(2)第二阶段：将图像切片存储到联盟链节点，其具体步骤如下：
(21)将所得图像切片Share1，Share2，Share3，Share4发送给图像秘密共享参与方n1，n2，n3，n4。
(22)秘密共享参与方将各自的图像切片存储到自己的联盟链节点中N1，N2，N3，N4。
(3)第三阶段：从联盟链节点获取图像切片信息，其具体步骤如下：
(31)设用户n1需要完整图像信息，n1将自己的身份ID和图像数据哈希Hi发送到节点N2，N3，获得节点授权得到密钥KN2，KN3。
(32)用户n1通过密钥KN2，KN3分别访问节点N2，N3获取图像切片Share2，Share3。
(4)第四阶段：图像解密，其具体步骤如下：
(41)用户n1将得到的图像切片Share2，Share3和自身所拥有的图像切片Share1组合成3×3的切片。
(42)通过ILBP算法对3×3的每个切片逆运算ILBP码，以恢复Barbara图像。
(43)对获得的Barbara图像的数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
本发明提供了一种基于联盟链的图像秘密共享方法，在联盟链的图像秘密共享参与方的节点中存储图像秘密共享方法产生的图像切片。图像切片信息无法被篡改，保证了图像切片的真实性和安全性。任何访问联盟链节点数据的人都需要经过节点授权人授权得到密钥，任何没有节点密钥的人无法访问节点数据。基于联盟链的安全性，任一攻击者不能完全控制大部分节点，也就拿不到所有的图像切片，无法解密出完整图像信息。即使有攻击者破坏，或者篡改了某个节点的切片数据，基于ILBP的特点，也能恢复出完整的图片。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于联盟链的图像秘密共享方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一阶段：图像加密切片，其具体步骤如下：
(11)通过对需要秘密共享的图像数据进行哈希得到输出Hi；
(12)通过ILBP算法对原图像进行加密，生成ILBP码；
(13)将图像分割，分割方式可以有多种，包括横向或者纵向切割，生成多个图像切片；
(2)第二阶段：将图像切片存储到联盟链节点，其具体步骤如下：
(21)将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方；
(22)图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中；
(3)第三阶段：从联盟链节点获取图像切片信息，其具体步骤如下：
(31)图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K；
(32)图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息。
(4)第四阶段：图像解密，其具体步骤如下：
(41)图像需求方将得到的多个共享的切片组合成M×N的切片；
(42)通过ILBP算法对M×N的每个切片计算ILBP码，以恢复原图像。
(43)对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
2.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的图像秘密共享方法，其特征在于，在步骤(21)中，将不同图像切片和对图像数据的哈希输出Hi分别发送给图像秘密共享方。
3.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的图像秘密共享方法，其特征在于，在步骤(22)中，图像秘密共享方将各自收到的图像切片以及对图像数据的哈希输出Hi存储到各自的联盟链节点中。
4.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的图像秘密共享方法，其特征在于，在步骤(31)中，图像需求方利用自己的身份ID和对图像数据的哈希输出Hi向每个存储图像切片的联盟链节点申请密钥K。
5.根据权利要求1所述的一种避免数据篡改的物联网数据安全传输方法，其特征在于，在步骤(32)中，图像需求方利用密钥K访问每个存储图像切片的联盟链节点数据获得图像切片信息。
6.根据权利要求1所述的一种避免数据篡改的物联网数据安全传输方法，其特点在于，在步骤(43)中，对获得的图像数据进行哈希得到输出Hir，同自己手中的Hi进行对比，若Hir＝Hi，则成功恢复原图像，否则恢复失败。
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