何文奇 陈嘉誉 张莲彬 卢大江 廖美华 彭翔

(深圳大学物理与光电工程学院，光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 深圳 518060)

本文提出了一种基于光与多重散射介质相互作用的光学Hash 函数构造方法.该方法创新性地利用多重散射介质对相干调制光的天然随机散射作用, 实现了对调制光的“混淆”和“扩散”, 从而满足了Hash 函数的核心功能要求: 高安全强度的单向编码/加密.所设计的光电混合系统能有效地模拟Hash 函数中的“压缩函数”, 结合具有特征提取功能的Sobel 滤波器, 能实现将任意长度的输入数据压缩并加密为固定长度为256 bit的输出(即Hash 值).一系列仿真结果表明: 该方法所构造的光学Hash 函数具有良好的“雪崩效应”和“抗碰撞性”, 其安全性能可比拟当前最为广泛使用的传统Hash 函数(MD5 和SHA-1).

1 引 言

随着信息技术和互联网的发展, 人类进入了“信息爆炸”的时代.信息的爆炸式增长促进了人类社会的发展, 但是, 伴随而来的信息安全问题也引起了人们的广泛关注, 如何保证信息的安全性也成为了一个持续的研究热点.目前, 信息安全技术通常可分为两大类, 一类是基于数学运算的传统信息安全技术; 另一类是基于非数学运算的新型信息安全技术, 主要包括: 量子加密、生物特征识别和光学信息安全[1]等.其中, 得益于“光学信息处理”具有并行处理以及多维运算的能力, 光学加密技术近年来吸引了不少学者们的关注.自Refregier 和Javidi[2]于1995 年提出基于4f 光学相关器……