支持编辑的安全图像认证技术研究

Traditional image authentication cannot effectively support practical image editing such as cropping, compression and denoising. This project aims to study new image authentication methods and tolerate the aforementioned proper editing operations, such that image editor can independently prove the authenticity of the image after necessary editing required by various scenarios. We will carry out the research from three aspects: 1. Based on redactable signatures, together with image extraction technologies and cryptographic primitives such as commitment schemes, image editor can independently prove the authenticity of the extracted image from the original one; 2. Based on trapdoor hash functions, together with metric algorithms and image editing tools, image editor can independently prove the authenticity of properly modified image which is specified by the original image issuer; 3. Based on sanitizable signatures, together with the new notion and design of image editing token, the original image issuer can outsource image editing to designated entities who can perform authorized image editing operations in an accountable way. The deliveries of this project will further improve the study on image authentication and provide a solid security support to image-relevant applications.

传统的图像认证技术不能有效兼容实际应用对图像采取的裁剪、压缩、去噪等编辑操作。本项目旨在研究支持编辑操作的新型安全图像认证技术，实现“图像编辑者可独立证明经过合理编辑后的图像内容真实可信”的总体研究目标。项目的具体研究内容包括：1.借鉴可修订数字签名的设计思路，结合图像内容提取技术以及承诺方案等密码学组件，设计内容可提取的安全图像认证方案，图像编辑者可独立证明已认证图像中部分内容的真实性；2.参考陷门哈希函数的设计方法，结合度量函数和图像处理算法，设计内容可修改的安全图像认证方案，图像用户执行原始签发人允许的修改后可独立证明修改后的图像内容真实可信；3.借鉴可净化签名的设计思路，提出编辑令牌的概念并给出安全实用的设计，研究编辑人身份可指定和编辑行为可授权的安全图像认证，支持图像处理的安全外包和编辑问责。项目的研究成果将进一步丰富图像安全认证技术，为基于图像的应用提供更好的安全支撑。

数字图像是网络环境中最重要的信息载体之一，研究图像安全对网络信息安全具有重要指导意义，而图像认证是保障图像安全的重要技术方法。项目基于公钥密码原理，研究了三类功能不同的图像认证技术，分别用于解决图像认证过程中内容截取认证、编辑行为限制和编辑用户授权等三类主要问题。首先，项目针对用户截取图像的应用需求，以数字签名和聚合器为核心组件，研究了内容可截取图像认证技术，该技术允许用户截取图像部分内容并证明被截取内容的真实可信，有助于用户删除图像中敏感信息后证明剩余内容的真实性，可为有隐私保护应用需求的图像认证应用提供有效解决方案。其次，在图像内容截取的基础上，针对用户更复杂的图像编辑需求，基于聚合算法和哈希技术，研究了支持可信编辑的图像认证技术。该技术允许用户对图像执行受限编辑，并证明编辑后图像的真实可信，实现了由图像内容认证向图像编辑认证的衍变，且覆盖多类图像编辑操作，可准确地约束用户对认证后图像的编辑行为。最后，在可信编辑基础上，通过对聚合算法进行优化，增加编辑人身份指定功能，研究了支持编辑授权的图像认证技术，只有被指定（授权）的编辑人按授权人许可的方式编辑图像，方可使图像通过验证，既约束了用户对图像编辑行为，又限定了编辑操作主体，更有利于保护图像版权和限制过度传播。相关研究成果可为涉及图像数据认证、编辑外包等操作的图像安全应用提供良好的技术支撑。