随着网络多媒体技术的飞速发展,现今信息安全正面临着越来越多的挑战。因为光在处理二维复杂图像方面的并行性和快速性,人们对光学加密系统正表现出越来越多的兴趣。在过去的几十年中,对光学加密的研究已经越来越多,并且多种光学加密方案被提了出来。这些方法都是利用两个随机相位板使明文信息变为平稳白噪声。但是在传输密文时,其固有的一些特点可能会暴露隐藏信息并且引起攻击者的注意。近些年来,光学加密系统的安全性正越来越引起人们的关注。根据密码学的理论,任何光学系统在能够抵挡各种攻击前都不能宣称是安全的。选择密文攻击、已知明文攻击、选择密文攻击以及唯密文攻击都已经被用来验证双随机相位加密系统安全性。这些攻击方式已经表明,双随机相位加密系统的安全漏洞源自于其线性性质。本文首先对密码学的相关概念以及光学密码学的基础理论作了简要的介绍,回顾了过去一段时期内双随机相位编码的发展概况和研究现状。详细介绍三种基于4f系统的光学加密方法,双随机相位光学加密系统是最经典的光学加密系统,菲涅尔变换光学加密系统因其密钥的多重性表现出较高的安全性,而基于POCS算法的光学加密系统是近几年才出现的一种新的加密方式,对于三种系统的加密效果,本文通过数值模拟给出了其实验结果。通过数值仿真实验对比GS算法、误差减少算法和混合输入输出算法在进行相位恢复时的优缺点,利用归一化的均方误差随迭代次数的变化曲线分析它们的收敛情况,并由此讨论影响其收敛性的因素。通过理论推导给出已知明文攻击来解密双随机相位编码光学加密系统的可行性,并将误差减少算法用到攻击的过程中。通过分析菲涅尔域的双随机相位加密系统和基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的加密方程和系统结构,对用已知明文攻击破解两个系统的方法进行理论推导,通过数值仿真实验给出基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的已知明文攻击的模拟结果。