DNA密码学中的信息隐藏算法研究.pdf

DNA 密码学中的信息隐藏算法研究 第一章 绪论 1.1 选题背景与意义 1.2 国内外研究现状 1.3 本文主要研究内容及创新点 1.3.1 主要内容 1.3.2 创新点 1.4 本章小结 第二章 基于DNA 序列的信息隐藏算法设计 2.1 DNA 序列数据库 2.2 DNA 序列提出原则 2.3 加密算法设计 2.3.1 信息隐藏模型 2.3.2 信息隐藏算法 2.3.3 算法仿真 2.4 分析与讨论 2.5 本章小结 第三章 基于DNA 芯片的信息隐藏算法设计 3.1 DNA 芯片技术 3.2 DNA 芯片与二维码 3.3 信息隐藏算法设计 3.3.1 信息隐藏算法 3.3.2 算法仿真 3.4 分析与讨论 3.5 本章小结 第四章 基于DNA 纳米技术的信息隐藏算法设计 4.1 DNA 分子生物操作技术 4.1.1 DNA 合成技术 4.1.2 PCR 技术 4.1.3 琼脂糖凝胶电泳 4.1.4 DNA 测序技术 4.2 DNA 信息处理方法 4.2.1 DNA 序列互补规则 4.3 实验方案 4.3.1 实验设计 4.3.2 实验结果 4.4 分析与讨论 4.5 本章小结 第五章 总结与展望 5.1 总结 5.2 展望 致谢 参考文献 I 附录1 攻读学位期间发表论文目录 2 附录 攻读学位期间参加的科研课题和获得的成果 II 摘 要 脱氧核糖核酸 （DeoxyribonucleicAcid，DNA）是生物体内遗传信息储存的重要分 子，在生物体遗传代谢中发挥重要作用。DNA 分子也因其独特的分子结构和信息存储 能力，使其在其他领域得到了充分的研究利用。DNA 分子在信息安全领域中发展迅速， 并且具有广阔的应用前景。作为对传统密码学理论及技术的有益补充，DNA 分子在信 息加密、隐藏、认证等信息安全技术领域具有巨大的发展潜力，为密码学的发展提供了 一个新的契机。本文在讨论了DNA 分子生物计算原理及国内外学者在该领域的研究现 状的基础上，开展了基于DNA 分子的信息安全研究，设计了三种信息隐藏方案。文章 内容如下： 首先，从DNA 序列数据库中大量的DNA 序列为出发点，研究了基于DNA 序列的 信息隐藏方案，通过设计信息隐藏算法和信息提取算法来实现信息的隐藏和提取。该方 案是对DNA 序列数据库中储存的DNA 序列的充分利用，从另一个角度对DNA 序列数 据库进行了挖掘利用，同时也是对DNA 信息隐藏的进一步探索。 然后，借助DNA 芯片技术，设计了一种基于DNA 芯片技术的信息隐藏方案。DNA 芯片技术在生物领域应用广泛并且发展迅速，技术也日益成熟，这使得该方案有很好的 技术理论支持。该方案将二维码信息用DNA 芯片来表达，通过设计特定的DNA 加密 和解密探针来实现信息的隐藏。 DNA PCR DNA 最后，利用 合成技术、 扩增技术、克隆测序技术、 数字编码、补充 规则并结合传统密码学提出一种加密方案。该方法充分利用了成熟的生物技术手段，从 理论模型和实验两方面进行了验证，结果表明该方法具有较强的安全性和可行性，充分 揭示了DNA 分子在信息安全领域所具有的巨大潜力。 关键词：信息隐藏；密码学；DNA 序列；DNA 芯片；DNA 密码 III 第一章 绪论 1.1 选题的背景与意义 随着互联网和物联网的快速发展，信息的获取更加便捷，信息的传递更加快 速，信息时代给我们带来了便捷、高效的生活模式。然而，信息时代在给我们带 来巨大方便的同时，也对我们的信息安全提出了挑战。一方面，信息是国家安全、 社会稳定和经济发展的战略资源，信息技术产业的发展极大推动了经济的发展和 社会的进步。