Введение
Визуальная криптография – это криптографический метод, позволяющий шифровать визуальную информацию (изображения, текст и т. д.) таким образом, чтобы расшифрованная информация отображалась в виде визуального изображения. Одной из наиболее известных техник, разработанной в 1994 году, заслугой которой считают Мони Наора и Ади Шамира. Они продемонстрировали схему визуального разделения секрета, в которой изображение разбивалось на n долей, так что расшифровать изображение мог только обладатель всех n долей, в то время как любые n-1 долей не раскрывали никакой информации об исходном изображении. Каждая доля печаталась на отдельной прозрачной пленке, а расшифровка осуществлялась путем наложения долей друг на друга. При наложении всех n долей появлялось исходное изображение. Существуют различные обобщения базовой схемы, включая визуальную криптографию типа «k из n», а также использование непрозрачных листов с последующей подсветкой их несколькими наборами идентичных шаблонов освещения, при регистрации сигнала только одним детектором пикселей. Используя аналогичный принцип, прозрачные пленки можно использовать для реализации шифрования одноразовым блоком, где одна пленка является общим случайным блоком, а другая – шифротекстом. Как правило, визуальная криптография требует увеличения объема памяти. Однако, если одна из двух долей структурирована рекурсивно, эффективность визуальной криптографии может быть увеличена до 100%. Некоторые предшественники визуальной криптографии встречаются в патентах 1960-х годов. Другие истоки – в работах по восприятию и защищенной связи. Визуальную криптографию можно использовать для защиты биометрических шаблонов, в которых расшифровка не требует сложных вычислений.
Пример
В этом примере изображение разделено на два компонентных изображения. Каждое компонентное изображение содержит пару пикселей для каждого пикселя в исходном изображении. Эти пары пикселей закрашиваются в черный или белый цвет по следующему правилу: если исходный пиксель изображения был черным, пары пикселей в компонентных изображениях должны быть дополнительными друг к другу; случайным образом закрашиваем один ■□, а другой □■. При наложении этих дополнительных пар они будут выглядеть темно-серыми. С другой стороны, если исходный пиксель изображения был белым, пары пикселей в компонентных изображениях должны совпадать: оба ■□ или оба □■. При наложении этих совпадающих пар они будут выглядеть светло-серыми. Таким образом, при наложении двух компонентных изображений появляется исходное изображение. Однако без другого компонента, компонентное изображение не раскрывает никакой информации об исходном изображении; оно неотличимо от случайного узора из пар ■□ / □■. Более того, если у вас есть одно компонентное изображение, вы можете использовать вышеуказанные правила затенения для создания поддельного компонентного изображения, которое в сочетании с ним позволит получить любое изображение.
Обман схемы обмена визуальными секретами (2, n)
Хорнг и др. предложили метод, позволяющий n − 1 сговорившихся сторон обмануть честную сторону в визуальной криптографии. Они используют знание базового распределения пикселей в долях для создания новых долей, которые, объединяясь с существующими, формируют новое секретное сообщение по выбору сговорившихся. Мы знаем, что для декодирования секретного изображения с помощью человеческой зрительной системы достаточно двух долей. Однако изучение двух долей также предоставляет некоторую информацию о третьей доле. Например, сговорившиеся участники могут изучать свои доли, чтобы определить, когда у обоих есть черные пиксели, и использовать эту информацию, чтобы установить, что у другого участника также будет черный пиксель в этом месте. Зная расположение черных пикселей в доле другого участника, они могут создать новую долю, которая, объединившись с предсказанной долей, сформирует новое секретное сообщение. Таким образом, группа сговорившихся, располагающая достаточным количеством долей для доступа к секретному коду, может обмануть других честных участников.
В популярной культуре
В эпизоде телесериала "Преданный" 1967 года "Не оставляй меня, любимая", главный герой использует визуально-криптографическую накладку из нескольких прозрачных плёнок, чтобы раскрыть секретное сообщение – местонахождение друга-учёного, ушедшего в подполье.