信息加密隱藏技術(shù)

1、第二部分第二部分 信息加密與信息隱藏信息加密與信息隱藏第第6章章 信息隱藏技術(shù)信息隱藏技術(shù)導(dǎo)讀導(dǎo)讀利用前面討論的各種密碼系統(tǒng)保護(hù)機(jī)密信利用前面討論的各種密碼系統(tǒng)保護(hù)機(jī)密信息的方法，是將機(jī)密信息加密。加密后的息的方法，是將機(jī)密信息加密。加密后的信息將變?yōu)椴豢勺R(shí)別的亂碼，但這也提醒信息將變?yōu)椴豢勺R(shí)別的亂碼，但這也提醒攻擊者：這是機(jī)密信息。如何隱藏機(jī)密信攻擊者：這是機(jī)密信息。如何隱藏機(jī)密信息的存在？這是本章將要討論的第一個(gè)問息的存在？這是本章將要討論的第一個(gè)問題。題。當(dāng)前，數(shù)字音頻和視頻正大行其道，對(duì)其當(dāng)前，數(shù)字音頻和視頻正大行其道，對(duì)其進(jìn)行不限次數(shù)的完全保真復(fù)制異常簡(jiǎn)單。進(jìn)行不限次數(shù)的完全保真復(fù)制

2、異常簡(jiǎn)單。如何保護(hù)所有者的版權(quán)？這是本章將要討如何保護(hù)所有者的版權(quán)？這是本章將要討論的第二個(gè)問題。論的第二個(gè)問題。內(nèi)容內(nèi)容6.1 6.1 信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)概述6.2 6.2 數(shù)據(jù)隱寫術(shù)數(shù)據(jù)隱寫術(shù)6.3 6.3 數(shù)字水印數(shù)字水印 信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)概述什么是信息隱藏？什么是信息隱藏？采用傳統(tǒng)密碼學(xué)理論開發(fā)出來(lái)的加解密系統(tǒng)致命采用傳統(tǒng)密碼學(xué)理論開發(fā)出來(lái)的加解密系統(tǒng)致命的缺點(diǎn)：的缺點(diǎn)：明確地提示攻擊者哪些是重要信息明確地提示攻擊者哪些是重要信息 隨著硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，以及基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的隨著硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，以及基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的具有并行計(jì)算能力的破解技術(shù)的日益成熟，具有并行計(jì)算

3、能力的破解技術(shù)的日益成熟，傳統(tǒng)傳統(tǒng)的加密算法的安全性受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)的加密算法的安全性受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn) 數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以對(duì)數(shù)字媒體數(shù)字信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以對(duì)數(shù)字媒體的原版進(jìn)行無(wú)限制的編輯、修改、拷貝和傳播，的原版進(jìn)行無(wú)限制的編輯、修改、拷貝和傳播，造成數(shù)字媒體的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和信息安全的問題造成數(shù)字媒體的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和信息安全的問題日益突出如何防止知識(shí)產(chǎn)品被非法復(fù)制及傳播，日益突出如何防止知識(shí)產(chǎn)品被非法復(fù)制及傳播，是目前急需解決的問題是目前急需解決的問題信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)概述1992年，提出了一種新的關(guān)于信息安全的年，提出了一種新的關(guān)于信息安全的概念概念信息隱藏信息隱藏

4、，即將關(guān)鍵信息秘密地，即將關(guān)鍵信息秘密地隱藏于一般的載體中（圖像、聲音、視頻隱藏于一般的載體中（圖像、聲音、視頻或一般的文檔），或發(fā)行或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞?；蛞话愕奈臋n），或發(fā)行或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞。由于非法攔截者從網(wǎng)絡(luò)上攔截的偽裝后的由于非法攔截者從網(wǎng)絡(luò)上攔截的偽裝后的關(guān)鍵信息，并不像傳統(tǒng)加密過(guò)的文件一樣，關(guān)鍵信息，并不像傳統(tǒng)加密過(guò)的文件一樣，看起來(lái)是一堆會(huì)激發(fā)非法攔截者破解關(guān)鍵看起來(lái)是一堆會(huì)激發(fā)非法攔截者破解關(guān)鍵信息動(dòng)機(jī)的亂碼，而是看起來(lái)和其它非關(guān)信息動(dòng)機(jī)的亂碼，而是看起來(lái)和其它非關(guān)鍵性的信息無(wú)異的明文信息，因而十分容鍵性的信息無(wú)異的明文信息，因而十分容易逃過(guò)非法攔截者的破解。易逃過(guò)非法攔截者的破解。

5、信息隱藏不同于傳統(tǒng)的加密信息隱藏不同于傳統(tǒng)的加密信息隱藏不同于傳統(tǒng)的加密，其目的不在于信息隱藏不同于傳統(tǒng)的加密，其目的不在于限制正常的資料存取，而在于保證隱藏?cái)?shù)據(jù)限制正常的資料存取，而在于保證隱藏?cái)?shù)據(jù)不被侵犯和重視。不被侵犯和重視。 隱藏的數(shù)據(jù)量與隱藏的免疫力始終是一對(duì)矛隱藏的數(shù)據(jù)量與隱藏的免疫力始終是一對(duì)矛盾，目前還不存在一種完全滿足這兩種要求盾，目前還不存在一種完全滿足這兩種要求的隱藏方法。的隱藏方法。信息隱藏技術(shù)和傳統(tǒng)的密碼技術(shù)的區(qū)別在于信息隱藏技術(shù)和傳統(tǒng)的密碼技術(shù)的區(qū)別在于: :密碼僅僅隱藏了信息的內(nèi)容，而信息隱藏不密碼僅僅隱藏了信息的內(nèi)容，而信息隱藏不但隱藏了信息的內(nèi)容而且隱藏了信息

6、的存在。但隱藏了信息的內(nèi)容而且隱藏了信息的存在。信息隱藏技術(shù)提供了一種有別于加密的安全信息隱藏技術(shù)提供了一種有別于加密的安全模式。模式。信息加密和隱藏信息加密和隱藏(b)隱藏隱藏(c)隱密隱密信息隱藏技術(shù)原理信息隱藏技術(shù)原理藏頭詩(shī)華夏之光，西部翹楚，都會(huì)雄風(fēng)，市鎮(zhèn)豪華夏之光，西部翹楚，都會(huì)雄風(fēng)，市鎮(zhèn)豪情，報(bào)業(yè)先鋒。情，報(bào)業(yè)先鋒。 謝客醉斟共杯潺，霆空無(wú)雨云自散。謝客醉斟共杯潺，霆空無(wú)雨云自散。 鋒寒久別飲沙場(chǎng)，吟盡離騷盟風(fēng)涼。鋒寒久別飲沙場(chǎng)，吟盡離騷盟風(fēng)涼。 謝霆鋒謝霆鋒 張弓不為步后羿，藝高何處不可取。張弓不為步后羿，藝高何處不可取。 謀籌生擒奧斯卡，力斬嘎納金棕櫚。謀籌生擒奧斯卡，力斬嘎納

7、金棕櫚。 張藝謀張藝謀 信息隱藏技術(shù)原理信息隱藏技術(shù)原理信息隱藏是集多門學(xué)科理論技術(shù)于一身的信息隱藏是集多門學(xué)科理論技術(shù)于一身的新興技術(shù)領(lǐng)域，它利用人類感覺器官對(duì)數(shù)新興技術(shù)領(lǐng)域，它利用人類感覺器官對(duì)數(shù)字信號(hào)的感覺冗余，將一個(gè)消息隱藏在另字信號(hào)的感覺冗余，將一個(gè)消息隱藏在另一個(gè)消息中。由于隱藏后外部表現(xiàn)的只是一個(gè)消息中。由于隱藏后外部表現(xiàn)的只是遮掩消息的外部特征，故并不改變遮掩消遮掩消息的外部特征，故并不改變遮掩消息的基本特征和使用價(jià)值息的基本特征和使用價(jià)值數(shù)字信息隱藏技術(shù)已成為信息科學(xué)領(lǐng)域研數(shù)字信息隱藏技術(shù)已成為信息科學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。被隱藏的秘密信息可以是究的一個(gè)熱點(diǎn)。被隱藏的秘密信息可

8、以是文字、密碼、圖像、圖形或聲音，而作為文字、密碼、圖像、圖形或聲音，而作為宿主的公開信息可以是一般的文本文件、宿主的公開信息可以是一般的文本文件、數(shù)字圖像、數(shù)字視頻和數(shù)字音頻等數(shù)字圖像、數(shù)字視頻和數(shù)字音頻等信息隱藏技術(shù)原理信息隱藏技術(shù)原理我們把待隱藏的信息稱為我們把待隱藏的信息稱為秘密信息秘密信息(Secret Message)，它可以是版權(quán)信息或秘密數(shù)，它可以是版權(quán)信息或秘密數(shù)據(jù)，也可以是一個(gè)序列號(hào)；據(jù)，也可以是一個(gè)序列號(hào)；而公開信息則稱為而公開信息則稱為宿主信息宿主信息(Cover Message，也稱載體信息，也稱載體信息)，如視頻、音，如視頻、音頻片段等。頻片段等。信息隱藏技術(shù)原理信

9、息隱藏技術(shù)原理這種信息隱藏過(guò)程一般由密鑰這種信息隱藏過(guò)程一般由密鑰(Key)來(lái)控制，通來(lái)控制，通過(guò)過(guò)嵌入算法嵌入算法(Embedding Algorithm)將秘密信將秘密信息隱藏于公開信息中，而隱蔽宿主息隱藏于公開信息中，而隱蔽宿主(隱藏有秘密隱藏有秘密信息的公開信息信息的公開信息)則通過(guò)通信信道則通過(guò)通信信道(Communication Channel)傳遞，然后對(duì)方的傳遞，然后對(duì)方的檢測(cè)器檢測(cè)器(Detector)利用密鑰從隱蔽宿主中恢復(fù)利用密鑰從隱蔽宿主中恢復(fù)/檢測(cè)出秘密信息。檢測(cè)出秘密信息。編碼器檢測(cè)器隱蔽宿主秘密信息宿主信息秘密信息宿主信息密鑰密鑰信息隱藏技術(shù)原理信息隱藏技術(shù)原理信

10、息隱藏技術(shù)主要由下述兩部分組成：信息隱藏技術(shù)主要由下述兩部分組成：1.信息嵌入算法信息嵌入算法(編碼器編碼器)，它利用密鑰來(lái)實(shí)它利用密鑰來(lái)實(shí)現(xiàn)秘密信息的隱藏。現(xiàn)秘密信息的隱藏。2.隱蔽信息檢測(cè)隱蔽信息檢測(cè)/提取算法提取算法(檢測(cè)器檢測(cè)器)，它利用它利用密鑰從隱蔽宿主中檢測(cè)密鑰從隱蔽宿主中檢測(cè)/恢復(fù)出秘密信息?；謴?fù)出秘密信息。在密鑰未知的前提下，第三者很難從隱蔽在密鑰未知的前提下，第三者很難從隱蔽宿主中得到或刪除，甚至發(fā)現(xiàn)秘密信息。宿主中得到或刪除，甚至發(fā)現(xiàn)秘密信息。信息隱藏系統(tǒng)的特征信息隱藏系統(tǒng)的特征1.1.魯棒性魯棒性(Robustness(Robustness，健壯性或頑健性，健壯性或頑健

11、性) ) 魯棒性指不因宿主文件的某種改動(dòng)而導(dǎo)致隱魯棒性指不因宿主文件的某種改動(dòng)而導(dǎo)致隱藏信息丟失的能力。藏信息丟失的能力。2.2.不可檢測(cè)性不可檢測(cè)性(Undetectability)(Undetectability) 不可檢測(cè)性指隱蔽宿主與原始宿主具有一致不可檢測(cè)性指隱蔽宿主與原始宿主具有一致的特性，如具有一致的統(tǒng)計(jì)噪聲分布，以便使的特性，如具有一致的統(tǒng)計(jì)噪聲分布，以便使非法攔截者無(wú)法判斷是否藏有隱蔽信息。非法攔截者無(wú)法判斷是否藏有隱蔽信息。3.3.透明性透明性(Invisibility)(Invisibility) 利用人類視覺系統(tǒng)或人類聽覺系統(tǒng)的特性，利用人類視覺系統(tǒng)或人類聽覺系統(tǒng)的特性

12、，經(jīng)過(guò)一系列隱藏處理，使目標(biāo)數(shù)據(jù)沒有明顯的經(jīng)過(guò)一系列隱藏處理，使目標(biāo)數(shù)據(jù)沒有明顯的降質(zhì)現(xiàn)象，而隱藏的數(shù)據(jù)卻無(wú)法人為地看見或降質(zhì)現(xiàn)象，而隱藏的數(shù)據(jù)卻無(wú)法人為地看見或聽見。聽見。信息隱藏系統(tǒng)的特征信息隱藏系統(tǒng)的特征4.安全性安全性 隱藏的信息內(nèi)容應(yīng)是安全的，最好經(jīng)過(guò)某種加密隱藏的信息內(nèi)容應(yīng)是安全的，最好經(jīng)過(guò)某種加密后再隱藏，同時(shí)隱藏的具體位置也應(yīng)是安全的，后再隱藏，同時(shí)隱藏的具體位置也應(yīng)是安全的，至少不會(huì)因格式變換而遭到破壞。至少不會(huì)因格式變換而遭到破壞。5.自恢復(fù)性自恢復(fù)性 由于經(jīng)過(guò)一些操作或變換后，可能會(huì)使原圖產(chǎn)生由于經(jīng)過(guò)一些操作或變換后，可能會(huì)使原圖產(chǎn)生較大的破壞。如果只從留下的片段數(shù)據(jù)，就

13、能恢較大的破壞。如果只從留下的片段數(shù)據(jù)，就能恢復(fù)隱藏信息，而且恢復(fù)過(guò)程中不需要宿主信息，復(fù)隱藏信息，而且恢復(fù)過(guò)程中不需要宿主信息，這就是所謂的自恢復(fù)性。這就是所謂的自恢復(fù)性。7.可糾錯(cuò)性可糾錯(cuò)性 為了保證隱藏信息的完整性，使其在經(jīng)過(guò)各種操為了保證隱藏信息的完整性，使其在經(jīng)過(guò)各種操作和變換后仍能很好地恢復(fù)，通常采取糾錯(cuò)編碼作和變換后仍能很好地恢復(fù)，通常采取糾錯(cuò)編碼方法。方法。信息隱藏技術(shù)的主要分支與應(yīng)用信息隱藏技術(shù)的主要分支與應(yīng)用信息隱藏隱蔽信道隱寫術(shù)匿名通信版權(quán)標(biāo)志語(yǔ)言學(xué)中的隱寫術(shù)技術(shù)上的隱寫術(shù)魯棒的版權(quán)標(biāo)志易碎水印數(shù)字指紋數(shù)字水印不可見數(shù)字水印可見數(shù)字水印信息隱藏技術(shù)的主要分支與應(yīng)用信息隱藏

14、技術(shù)的主要分支與應(yīng)用隱蔽信道隱蔽信道由由Lampson定義為：在多級(jí)安全水平定義為：在多級(jí)安全水平的系統(tǒng)環(huán)境中的系統(tǒng)環(huán)境中(比如軍事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比如軍事計(jì)算機(jī)系統(tǒng))，那些既不，那些既不是專門設(shè)計(jì)的也不打算用來(lái)傳輸信息的通信路徑是專門設(shè)計(jì)的也不打算用來(lái)傳輸信息的通信路徑稱為隱蔽信道。稱為隱蔽信道。匿名通信匿名通信就是尋找各種途徑來(lái)隱藏通信消息的主就是尋找各種途徑來(lái)隱藏通信消息的主體，即消息的發(fā)送者和接收者。體，即消息的發(fā)送者和接收者。Web應(yīng)用強(qiáng)調(diào)接應(yīng)用強(qiáng)調(diào)接收者的匿名性，而電子郵件用戶們更關(guān)心發(fā)送者收者的匿名性，而電子郵件用戶們更關(guān)心發(fā)送者的匿名性。的匿名性。隱寫術(shù)隱寫術(shù)版權(quán)標(biāo)志版權(quán)標(biāo)志包括易碎

15、水印和數(shù)字指紋、數(shù)字水印兩包括易碎水印和數(shù)字指紋、數(shù)字水印兩種魯棒的版權(quán)標(biāo)志。種魯棒的版權(quán)標(biāo)志。內(nèi)容內(nèi)容6.1 6.1 信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)概述6.2 6.2 數(shù)據(jù)隱寫術(shù)數(shù)據(jù)隱寫術(shù)6.3 6.3 數(shù)字水印數(shù)字水印 一個(gè)例子一個(gè)例子圖是一棵樹的照片，內(nèi)含了隱蔽的圖像。圖是一棵樹的照片，內(nèi)含了隱蔽的圖像。如果把每個(gè)顏色分量和數(shù)字如果把每個(gè)顏色分量和數(shù)字3 3進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，再把亮度增強(qiáng)再把亮度增強(qiáng)8585倍，得到圖。倍，得到圖。數(shù)據(jù)隱寫術(shù)數(shù)據(jù)隱寫術(shù)根據(jù)嵌入算法，我們可以大致把隱寫術(shù)分成以下六類：根據(jù)嵌入算法，我們可以大致把隱寫術(shù)分成以下六類：1.替換系統(tǒng)替換系統(tǒng)：用秘密信息

16、替代隱蔽宿主的冗余部分。：用秘密信息替代隱蔽宿主的冗余部分。2.變換域技術(shù)變換域技術(shù)：在信號(hào)的變換域嵌入秘密信息：在信號(hào)的變換域嵌入秘密信息(如在如在頻域頻域)。3.擴(kuò)展頻譜技術(shù)擴(kuò)展頻譜技術(shù)：采用擴(kuò)頻通信的思想。：采用擴(kuò)頻通信的思想。4.統(tǒng)計(jì)方法：統(tǒng)計(jì)方法：通過(guò)更改偽裝載體的若干統(tǒng)計(jì)特性對(duì)信通過(guò)更改偽裝載體的若干統(tǒng)計(jì)特性對(duì)信息進(jìn)行編碼，并在提取過(guò)程中采用假設(shè)檢驗(yàn)方法。息進(jìn)行編碼，并在提取過(guò)程中采用假設(shè)檢驗(yàn)方法。5.失真技術(shù)：失真技術(shù)：通過(guò)信號(hào)失真來(lái)保存信息，在解碼時(shí)測(cè)通過(guò)信號(hào)失真來(lái)保存信息，在解碼時(shí)測(cè)量與原始載體的偏差量與原始載體的偏差6.載體生成方法：載體生成方法：對(duì)信息進(jìn)行編碼以生成用于秘

17、密通對(duì)信息進(jìn)行編碼以生成用于秘密通信的偽裝載體。信的偽裝載體。替換系統(tǒng)替換系統(tǒng)最低比特位替換最低比特位替換LSB最早被開發(fā)出來(lái)的，也是使用最為廣泛的最早被開發(fā)出來(lái)的，也是使用最為廣泛的替換技術(shù)。黑白圖像通常用替換技術(shù)。黑白圖像通常用8個(gè)比特來(lái)表個(gè)比特來(lái)表示每一個(gè)像素示每一個(gè)像素(Pixel)的明亮程度，即灰階的明亮程度，即灰階值值(Gray-value)。彩色圖像則用彩色圖像則用3個(gè)字節(jié)來(lái)分別記錄個(gè)字節(jié)來(lái)分別記錄RGB三三種顏色的亮度。將信息嵌入至最低比特，種顏色的亮度。將信息嵌入至最低比特，對(duì)宿主圖像對(duì)宿主圖像(Cover-image)的圖像品質(zhì)影的圖像品質(zhì)影響最小，其嵌入容量最多為圖像文件

18、大小響最小，其嵌入容量最多為圖像文件大小的八分之一。的八分之一。替換系統(tǒng)替換系統(tǒng)(1) 每個(gè)文件只能非壓縮地存放一幅彩色圖像。每個(gè)文件只能非壓縮地存放一幅彩色圖像。(2) 文件頭由文件頭由54個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)段組成，其中包含個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)段組成，其中包含該位圖文件的類型、大小、尺寸及打印格式該位圖文件的類型、大小、尺寸及打印格式等。等。(3) 從第從第55個(gè)字節(jié)開始，是該文件的圖像數(shù)據(jù)部個(gè)字節(jié)開始，是該文件的圖像數(shù)據(jù)部分，數(shù)據(jù)的排列順序以圖像的左下角為起點(diǎn)，分，數(shù)據(jù)的排列順序以圖像的左下角為起點(diǎn)，每連續(xù)每連續(xù)3個(gè)字節(jié)便描述圖像一個(gè)像素點(diǎn)的顏色個(gè)字節(jié)便描述圖像一個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息，這信息，這3個(gè)字節(jié)分

19、別代表藍(lán)、綠、紅三基色個(gè)字節(jié)分別代表藍(lán)、綠、紅三基色在此像素中的亮度。例如某連續(xù)在此像素中的亮度。例如某連續(xù)3個(gè)字節(jié)為：個(gè)字節(jié)為：00H，00H，F(xiàn)FH，則表示該像素的顏色為純，則表示該像素的顏色為純紅色。紅色。RGB(0,0,255)RGB(0,0,254)RGB(0,0,248)替換系統(tǒng)替換系統(tǒng)一幅一幅24位位BMP圖像，由圖像，由54字節(jié)的文件頭字節(jié)的文件頭和圖像數(shù)據(jù)部分組成，其中文件頭不能隱和圖像數(shù)據(jù)部分組成，其中文件頭不能隱藏信息，從第藏信息，從第55字節(jié)開始為圖像數(shù)據(jù)部分，字節(jié)開始為圖像數(shù)據(jù)部分，可以隱藏信息。圖像數(shù)據(jù)部分由一系列的可以隱藏信息。圖像數(shù)據(jù)部分由一系列的8位二進(jìn)制數(shù)位

20、二進(jìn)制數(shù)(字節(jié)字節(jié))所組成，每個(gè)所組成，每個(gè)8位二進(jìn)位二進(jìn)制數(shù)中制數(shù)中“1”的個(gè)數(shù)或者為奇數(shù)或者為偶數(shù)。的個(gè)數(shù)或者為奇數(shù)或者為偶數(shù)。我們約定：若一個(gè)字節(jié)中我們約定：若一個(gè)字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為奇的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱該字節(jié)為數(shù)，則稱該字節(jié)為奇性字節(jié)奇性字節(jié)，用，用“1” 表示；表示；若一個(gè)字節(jié)中若一個(gè)字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則稱該的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則稱該字節(jié)為字節(jié)為偶性字節(jié)偶性字節(jié)，用，用“0”表示。我們用每表示。我們用每個(gè)字節(jié)的奇偶性來(lái)表示隱藏的信息。個(gè)字節(jié)的奇偶性來(lái)表示隱藏的信息。舉例舉例例如，設(shè)一段例如，設(shè)一段24位位BMP文件的數(shù)據(jù)為：文件的數(shù)據(jù)為： 01100110，00111101，100

21、01111，00011010，00000000，10101011，00111110，10110000，則其字節(jié)的奇偶排序?yàn)椋簞t其字節(jié)的奇偶排序?yàn)椋?，1，1，1，0，1，1，1?，F(xiàn)在需要隱藏信息現(xiàn)在需要隱藏信息79，79轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為8位二進(jìn)制數(shù)為位二進(jìn)制數(shù)為01001111，將這兩個(gè)數(shù)列相比較，發(fā)現(xiàn)第三、四、五，將這兩個(gè)數(shù)列相比較，發(fā)現(xiàn)第三、四、五位不一致，于是對(duì)這段位不一致，于是對(duì)這段24位位BMP文件數(shù)據(jù)的某些字節(jié)文件數(shù)據(jù)的某些字節(jié)的奇偶性進(jìn)行調(diào)整，使其與的奇偶性進(jìn)行調(diào)整，使其與79轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化的8位二進(jìn)制數(shù)相一位二進(jìn)制數(shù)相一致：致：第三位：將第三位：將10001111變?yōu)樽優(yōu)?000111

22、0，該字節(jié)由奇變?yōu)榕肌?，該字?jié)由奇變?yōu)榕?。第四位：將第四位：?0011010變?yōu)樽優(yōu)?0011011，該字節(jié)由奇變?yōu)榕?。，該字?jié)由奇變?yōu)榕?。第五位：將第五位：?0000000變?yōu)樽優(yōu)?0000001，該字節(jié)由偶變?yōu)槠?。，該字?jié)由偶變?yōu)槠?。信息嵌入信息嵌入BMPBMP文件文件經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，此經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，此24位位BMP文件數(shù)據(jù)段字節(jié)文件數(shù)據(jù)段字節(jié)的奇偶性便與的奇偶性便與79轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化的8位二進(jìn)制數(shù)完全相同，位二進(jìn)制數(shù)完全相同，這樣，這樣，8個(gè)字節(jié)便隱藏了一個(gè)字節(jié)的信息。個(gè)字節(jié)便隱藏了一個(gè)字節(jié)的信息。 綜上所述，將信息嵌入綜上所述，將信息嵌入BMP文件的步驟為：文件的步驟為：(1) 將待

23、隱藏信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。將待隱藏信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。(2) 將將BMP文件圖像數(shù)據(jù)部分的每個(gè)字節(jié)的奇偶性文件圖像數(shù)據(jù)部分的每個(gè)字節(jié)的奇偶性與上述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行比較。與上述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行比較。(3) 通過(guò)調(diào)整字節(jié)最低位的通過(guò)調(diào)整字節(jié)最低位的“0”或或“1”，改變字節(jié)，改變字節(jié)的奇偶性，使之與上述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流一致，即將的奇偶性，使之與上述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流一致，即將信息嵌入到信息嵌入到24位位BMP圖像中。圖像中。信息嵌入信息嵌入BMPBMP文件文件信息提取是把隱藏的信息從偽裝媒體中讀取出來(lái)，信息提取是把隱藏的信息從偽裝媒體中讀取出來(lái)，其過(guò)程正好與信息嵌入相反：其過(guò)程正好與信息嵌入相反：(1

24、) 判斷判斷BMP文件圖像數(shù)據(jù)部分每個(gè)字節(jié)的奇偶性，文件圖像數(shù)據(jù)部分每個(gè)字節(jié)的奇偶性，若字節(jié)中若字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則輸出的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則輸出“0”；若字；若字節(jié)中節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則輸出的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則輸出“1”。(2) 每判斷每判斷8個(gè)字節(jié)，便將輸出的個(gè)字節(jié)，便將輸出的8位數(shù)組成一個(gè)二位數(shù)組成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)(先輸出的為高位先輸出的為高位)。(3) 經(jīng)過(guò)上述處理，得到一系列經(jīng)過(guò)上述處理，得到一系列8位二進(jìn)制數(shù)，便是位二進(jìn)制數(shù)，便是隱藏信息的代碼，將代碼轉(zhuǎn)換成文本、圖像、聲隱藏信息的代碼，將代碼轉(zhuǎn)換成文本、圖像、聲音，就是隱藏的信息。音，就是隱藏的信息。嵌入容量閥值嵌入容量閥值

25、由于原始由于原始24位位BMP圖像文件隱藏信息后，其字節(jié)數(shù)圖像文件隱藏信息后，其字節(jié)數(shù)值最多變化值最多變化1(因?yàn)槭窃谧止?jié)的最低位加因?yàn)槭窃谧止?jié)的最低位加“1”或減或減“1”)，該字節(jié)代表的顏色濃度最多只變化了，該字節(jié)代表的顏色濃度最多只變化了1/256.嵌入信息的數(shù)量與所選取的掩護(hù)圖像的大小成正比嵌入信息的數(shù)量與所選取的掩護(hù)圖像的大小成正比. 提高最低比特位替換法容量的方法有兩種：提高最低比特位替換法容量的方法有兩種：第一種是固定增加每個(gè)像素的替換量。每個(gè)像素都替第一種是固定增加每個(gè)像素的替換量。每個(gè)像素都替換換3個(gè)比特的信息時(shí)，人眼仍然很難察覺出異樣。但個(gè)比特的信息時(shí)，人眼仍然很難察覺出異

26、樣。但直接嵌入直接嵌入4個(gè)比特的信息時(shí)，在圖像灰階值變化和緩個(gè)比特的信息時(shí)，在圖像灰階值變化和緩的區(qū)域的區(qū)域(Smooth Area)就會(huì)出現(xiàn)一些假輪廓就會(huì)出現(xiàn)一些假輪廓(False Contouring) 。第二種方法是先考慮每個(gè)像素本身的特性，再?zèng)Q定要第二種方法是先考慮每個(gè)像素本身的特性，再?zèng)Q定要在該像素中嵌入多少比特的信息量。在該像素中嵌入多少比特的信息量?；谡{(diào)色板的圖像基于調(diào)色板的圖像對(duì)一幅彩色圖像，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，人對(duì)一幅彩色圖像，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，人們將圖像中最具代表性的顏色組選取出來(lái)，們將圖像中最具代表性的顏色組選取出來(lái)，利用利用3個(gè)字節(jié)分別記錄每個(gè)顏色的個(gè)字節(jié)分別記錄每個(gè)顏

27、色的RGB值，值，并且將其存放在文件的頭部，這就是并且將其存放在文件的頭部，這就是調(diào)色調(diào)色板板。然后針對(duì)圖像中每個(gè)像素的然后針對(duì)圖像中每個(gè)像素的RGB顏色值，顏色值，在調(diào)色板中找到最接近的顏色，記錄其索在調(diào)色板中找到最接近的顏色，記錄其索引值引值 (Index)。調(diào)色板的顏色總數(shù)若為。調(diào)色板的顏色總數(shù)若為256，則需要用則需要用1個(gè)字節(jié)來(lái)記錄每個(gè)顏色在調(diào)色個(gè)字節(jié)來(lái)記錄每個(gè)顏色在調(diào)色板中的索引值板中的索引值(僅是這點(diǎn)就可節(jié)省三分之二僅是這點(diǎn)就可節(jié)省三分之二的存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)空間)。 基于調(diào)色板的圖像基于調(diào)色板的圖像早期，信息被隱藏在彩色圖像的這個(gè)調(diào)色板中，早期，信息被隱藏在彩色圖像的這個(gè)調(diào)色板中，

28、利用調(diào)色板中顏色排列的次序來(lái)表示嵌入的信息利用調(diào)色板中顏色排列的次序來(lái)表示嵌入的信息。由于由于這種方法并沒有改變每個(gè)像素的顏色值這種方法并沒有改變每個(gè)像素的顏色值，只，只是改變調(diào)色板中顏色的排列號(hào)，因此，嵌入信息是改變調(diào)色板中顏色的排列號(hào)，因此，嵌入信息后的偽裝圖像與原始圖像是一模一樣的后的偽裝圖像與原始圖像是一模一樣的.這種方法嵌入的信息量很小，這種方法嵌入的信息量很小，能夠嵌入的信息最能夠嵌入的信息最多為調(diào)色板顏色的總數(shù)多為調(diào)色板顏色的總數(shù).有些圖像處理軟件在產(chǎn)生調(diào)色板時(shí)，為了減少搜有些圖像處理軟件在產(chǎn)生調(diào)色板時(shí)，為了減少搜尋調(diào)色板的平均時(shí)間，會(huì)根據(jù)圖像本身的特性，尋調(diào)色板的平均時(shí)間，會(huì)根

29、據(jù)圖像本身的特性，去調(diào)整調(diào)色板顏色的排列次序。自然會(huì)暴露出嵌去調(diào)整調(diào)色板顏色的排列次序。自然會(huì)暴露出嵌入的行為入的行為.基于調(diào)色板的圖像基于調(diào)色板的圖像一種可行的調(diào)色板方法一種可行的調(diào)色板方法（）復(fù)制一份調(diào)色板，依顏色的亮度排序；（）復(fù)制一份調(diào)色板，依顏色的亮度排序；（）找出欲嵌入信息的像素顏色值在新調(diào)色板中的索（）找出欲嵌入信息的像素顏色值在新調(diào)色板中的索引值；引值；（）取出一個(gè)比特的信息，將其嵌入至新索引值的最（）取出一個(gè)比特的信息，將其嵌入至新索引值的最低比特（）；低比特（）；（）取出嵌入信息后的索引值之顏色值；（）取出嵌入信息后的索引值之顏色值；（）找出這個(gè)值在原始調(diào)色板中的索引值；（

30、）找出這個(gè)值在原始調(diào)色板中的索引值；（）將這個(gè)像素的索引值改成步驟找到的索引值（）將這個(gè)像素的索引值改成步驟找到的索引值在基于調(diào)色板的圖像中使用在基于調(diào)色板的圖像中使用LSBLSB隱藏信息的方法：隱藏信息的方法：現(xiàn)有一幅圖像現(xiàn)有一幅圖像A,A,其中有一像素點(diǎn)其中有一像素點(diǎn)P P（RGBRGB：淡紅色）。：淡紅色）。說(shuō)明如何在圖片說(shuō)明如何在圖片A A的點(diǎn)的點(diǎn)P P中嵌入一比特的隱藏信息中嵌入一比特的隱藏信息1 1 ？變換域技術(shù)變換域技術(shù)*最低比特替換技術(shù)的缺點(diǎn)就是替換的信息最低比特替換技術(shù)的缺點(diǎn)就是替換的信息完全沒有魯棒性完全沒有魯棒性，而變換域技術(shù)則相對(duì)比，而變換域技術(shù)則相對(duì)比較強(qiáng)壯，它是在載

31、體圖像的顯著區(qū)域隱藏較強(qiáng)壯，它是在載體圖像的顯著區(qū)域隱藏信息，比信息，比LSB方法能夠更好地抵抗攻擊方法能夠更好地抵抗攻擊.目前有許多變化域的隱藏方法，一種方法目前有許多變化域的隱藏方法，一種方法是使用離散余弦變換是使用離散余弦變換(DCT)作為手段在圖作為手段在圖像中嵌入信息，還有使用小波變換的像中嵌入信息，還有使用小波變換的.壓縮步驟壓縮步驟* JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)屬于區(qū)塊圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)屬于區(qū)塊(Block-based)壓壓縮技術(shù)，每個(gè)區(qū)塊大小為縮技術(shù)，每個(gè)區(qū)塊大小為88像素，由左而右、像素，由左而右、由上而下依序針對(duì)每個(gè)區(qū)塊分別去做壓縮。我們由上而下依序針對(duì)每個(gè)區(qū)塊分別去做壓縮。我們簡(jiǎn)單地

32、以灰階圖像模式來(lái)說(shuō)明，其壓縮步驟如下：簡(jiǎn)單地以灰階圖像模式來(lái)說(shuō)明，其壓縮步驟如下：(1) 將區(qū)塊中每個(gè)像素灰階值都減去將區(qū)塊中每個(gè)像素灰階值都減去128。(2) 將這些值利用將這些值利用DCT變換，得到變換，得到64個(gè)系數(shù)。個(gè)系數(shù)。(3) 將這些系數(shù)分別除以量化表中相對(duì)應(yīng)的值，并將這些系數(shù)分別除以量化表中相對(duì)應(yīng)的值，并將結(jié)果四舍五入。將結(jié)果四舍五入。(4) 二維排列的二維排列的64個(gè)量化值，使用個(gè)量化值，使用Zigzag的次序的次序(如如表表6-1)轉(zhuǎn)成一維的排序方式。轉(zhuǎn)成一維的排序方式。(5) 最后再將一串連續(xù)最后再將一串連續(xù)0配上一個(gè)非配上一個(gè)非0量化值，當(dāng)成量化值，當(dāng)成一個(gè)符號(hào)一個(gè)符號(hào)(

33、Symbol)，用，用Huffman碼來(lái)編碼。碼來(lái)編碼。變換域技術(shù)變換域技術(shù)減去128DCT 變換量化嵌入信息Huffman編碼Huffman解碼提取信息信息信息jpeg文件jpeg文件88 區(qū)塊JPEG文件嵌入與取出系統(tǒng)流程圖對(duì)隱寫術(shù)的一些攻擊對(duì)隱寫術(shù)的一些攻擊對(duì)隱寫術(shù)的攻擊和分析有多種形式，即對(duì)隱寫術(shù)的攻擊和分析有多種形式，即檢測(cè)、檢測(cè)、提取、混淆破壞提取、混淆破壞(攻擊者在隱藏信息上進(jìn)行偽攻擊者在隱藏信息上進(jìn)行偽造與覆蓋造與覆蓋)，使隱藏信息無(wú)效。，使隱藏信息無(wú)效。1.1.檢測(cè)隱藏信息檢測(cè)隱藏信息尋找明顯的、重復(fù)的模式尋找明顯的、重復(fù)的模式將原始載體與偽裝圖象進(jìn)行比較將原始載體與偽裝圖象

34、進(jìn)行比較2.2.提取隱藏信息提取隱藏信息 取決于檢測(cè)技術(shù)取決于檢測(cè)技術(shù)3.3.破壞隱藏信息破壞隱藏信息 有損壓縮，扭曲，旋轉(zhuǎn)，模糊化，加入噪音有損壓縮，扭曲，旋轉(zhuǎn)，模糊化，加入噪音內(nèi)容內(nèi)容6.1 6.1 信息隱藏技術(shù)概述信息隱藏技術(shù)概述6.2 6.2 數(shù)據(jù)隱寫術(shù)數(shù)據(jù)隱寫術(shù)6.3 6.3 數(shù)字水印數(shù)字水印 數(shù)字水印數(shù)字水印隨著多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，數(shù)字隨著多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)和信息安全問題日益倍受關(guān)注。數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)和信息安全問題日益倍受關(guān)注。數(shù)字水印技術(shù)正是適應(yīng)這一要求發(fā)展起來(lái)的，與信息水印技術(shù)正是適應(yīng)這一要求發(fā)展起來(lái)的，與信息偽裝技術(shù)相比，偽裝技術(shù)相比

35、，數(shù)字水印是為了保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的數(shù)字水印是為了保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)版權(quán)，而要對(duì)數(shù)字產(chǎn)品加載所有者的水印信息，而要對(duì)數(shù)字產(chǎn)品加載所有者的水印信息，以便在產(chǎn)品的版權(quán)產(chǎn)生糾紛時(shí)作為證據(jù)。以便在產(chǎn)品的版權(quán)產(chǎn)生糾紛時(shí)作為證據(jù)。而信息偽裝技術(shù)是指把不便于公開的信息，通過(guò)而信息偽裝技術(shù)是指把不便于公開的信息，通過(guò)信息偽裝算法加載到可以公開的信息載體中去，信息偽裝算法加載到可以公開的信息載體中去，在信息的接收方使用提取算法，恢復(fù)出被偽裝的在信息的接收方使用提取算法，恢復(fù)出被偽裝的信息。信息。前者是為了保護(hù)載體數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，而后者則前者是為了保護(hù)載體數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)，而后者則是為了被偽裝信息的安全與保密。是為了被偽

36、裝信息的安全與保密。數(shù)字水印的特點(diǎn)數(shù)字水印的特點(diǎn)數(shù)字水印技術(shù)即是通過(guò)在原始數(shù)據(jù)中嵌入數(shù)字水印技術(shù)即是通過(guò)在原始數(shù)據(jù)中嵌入秘密信息秘密信息水印水印(water mark)來(lái)證實(shí)該來(lái)證實(shí)該數(shù)據(jù)的所有權(quán)，而且并不影響宿主數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的所有權(quán)，而且并不影響宿主數(shù)據(jù)的可用性。可用性。不同的應(yīng)用對(duì)數(shù)字水印的要求是不盡相同不同的應(yīng)用對(duì)數(shù)字水印的要求是不盡相同的，一般認(rèn)為數(shù)字水印應(yīng)具有如下特點(diǎn)：的，一般認(rèn)為數(shù)字水印應(yīng)具有如下特點(diǎn)： 1.安全性安全性 2.確定性確定性 3.不可感知性不可感知性 4.健壯性健壯性數(shù)字水印的主要應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字水印的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.版權(quán)保護(hù)版權(quán)保護(hù) 2.加指紋加指紋 3.標(biāo)題與注釋標(biāo)題

37、與注釋 4.篡改提示篡改提示 5.使用控制使用控制數(shù)字水印的一類典型應(yīng)用數(shù)字水印的一類典型應(yīng)用電視臺(tái)標(biāo)志數(shù)字水印的一些分類數(shù)字水印的一些分類我們可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)字水印進(jìn)行分類：我們可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)字水印進(jìn)行分類：從水印的載體上可以分為從水印的載體上可以分為靜止圖像水印、視靜止圖像水印、視頻水印、聲音水印、文檔水印和黑白二值圖頻水印、聲音水印、文檔水印和黑白二值圖像水印像水印從外觀上可分為從外觀上可分為可見水印可見水印和和不可見水印不可見水印(更準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)是可察覺水印和不可察覺水印更準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)是可察覺水印和不可察覺水印)從水印加載方法是否可逆上可分為從水印加載方法是否可逆上可分為可逆

38、、非可逆、非可逆、半可逆、非半可逆水印可逆、半可逆、非半可逆水印根據(jù)采用的用戶密鑰的不同可分為根據(jù)采用的用戶密鑰的不同可分為私鑰私鑰(Secret-key)水印水印和和公鑰公鑰(Public-key)水印水印數(shù)字水印算法數(shù)字水印算法1.空域算法空域算法2.變換域算法變換域算法3.壓縮域算法壓縮域算法4.NEC算法算法5.生理模型算法生理模型算法數(shù)字水印攻擊分析數(shù)字水印攻擊分析與密碼學(xué)類似，數(shù)字水印也是一個(gè)對(duì)抗性與密碼學(xué)類似，數(shù)字水印也是一個(gè)對(duì)抗性的研究領(lǐng)域。正是因?yàn)橛兴」舻拇嬖?，的研究領(lǐng)域。正是因?yàn)橛兴」舻拇嬖冢庞兴⊙芯康牟粩嗌钊?。才有水印研究的不斷深入。水印攻擊與密碼攻擊一樣，包

39、括水印攻擊與密碼攻擊一樣，包括主動(dòng)攻擊主動(dòng)攻擊和和被動(dòng)攻擊被動(dòng)攻擊。主動(dòng)攻擊的目的并不是破解。主動(dòng)攻擊的目的并不是破解數(shù)字水印，而是篡改或破壞水印。而被動(dòng)數(shù)字水印，而是篡改或破壞水印。而被動(dòng)攻擊則試圖破解數(shù)字水印算法。值得一提攻擊則試圖破解數(shù)字水印算法。值得一提的是，的是，主動(dòng)攻擊并不等于肆意破壞主動(dòng)攻擊并不等于肆意破壞。真正的主動(dòng)水印攻擊應(yīng)該是在不過(guò)多影響真正的主動(dòng)水印攻擊應(yīng)該是在不過(guò)多影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，除去數(shù)字水印。數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，除去數(shù)字水印。水印攻擊的幾種情形水印攻擊的幾種情形參照密碼學(xué)的概念，可以定義水印攻擊的幾種參照密碼學(xué)的概念，可以定義水印攻擊的幾種情形：情形：(1)唯密寫攻擊唯密寫攻擊(stego