脱氧核糖核酸(DNA)是生物体内遗传信息储存的重要载体,在生物体遗传代谢中发挥重要作用。DNA分子独特的分子结构与分子间识别机制决定了其突出的信息存储及信息处理能力。在信息安全领域,基于DNA分子构型与分子间特殊识别机制的DNA密码学研究得到了快速发展,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,为现代密码学的发展提供了一个新途径。基于以上原因,本文开展了基于DNA分子的信息安全问题研究,设计了相应的算法,成功的实现了信息的加密与隐藏,主要研究内容如下:首先,设计了基于DNA序列的信息隐藏算法。从DNA序列数据库中大量的DNA序列为出发点,通过设计信息隐藏算法和信息提取算法实现了信息的隐藏和提取。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。其次,设计了基于DNA芯片技术的信息隐藏算法。通过微加工技术,可将大量目标DNA片段按规律固定于硅片及玻璃片等支持物上,构成了含有特定二维DNA探针阵列的DNA芯片。该算法利用DNA芯片的特性,设计了DNA加密和解密探针,可用DNA芯片表达二维码信息,能够实现信息的隐藏和传递。最后,构造了基于DNA纳米技术的加密算法。利用DNA合成技术、PCR扩增技术、克隆测序技术结合DNA数字编码规则以及补充规则,开展了纳米级分子生物技术的算法研究,实现了信息的隐藏和传递。理论分析及实验结果表明,采用该算法对信息进行加密,具有较好的可行性和安全性,揭示了DNA分子在信息安全领域所具有的巨大应用潜力。