《信息隱藏基本原理》

整理ppt1單擊此處編輯母版標2、信息隱藏基本原理題樣式單擊此處編輯母版副標題樣式囚犯問題整理ppt

兩個囚犯A和B被關(guān)押在監(jiān)獄的不同牢房，他們想通過一種隱蔽的方式交換信息，但是交換信息必須要通過看守的檢查。因此，他們要想辦法在不引起看守者懷疑的情況下，在看似正常的信息中，傳遞他們之間的秘密信息

被動看守者：只是檢查傳遞的信息有沒有可疑的地方

主動看守者：故意去修改一些可能隱藏有信息的地方，或者假裝自己是其中的一個囚犯，隱藏進偽造的消息，傳遞給另一個囚犯信息隱藏的概念載體對象c信息嵌入算法秘密消息m信息提取算法秘密消息m密鑰k圖3-1，信息隱藏的原理框圖偽裝對象

c’不安全信道整理ppt載體信息源AＢ名詞

A打算秘密傳遞一些信息給B，A需要從一個隨機消息源中隨機選取一個無關(guān)緊要的消息c，當這個消息公開傳遞時，不會引起懷疑，稱這個消息c為載體對象

把需要秘密傳遞的信息m隱藏到載體對象c中，此時，載體對象c就變?yōu)閭窝b對象c’

秘密信息的嵌入過程需要密鑰，此密鑰稱為偽裝密鑰整理ppt實現(xiàn)信息隱藏的基本要求載體對象是正常的，不會引起懷疑

偽裝對象與載體對象無法區(qū)分，無論從感觀上，還是從計算機的分析上不可視通信的安全性取決于第三方有沒有能力將載體對象和偽裝對象區(qū)別開來

對偽裝對象的正常處理，不應(yīng)破壞隱藏的信息整理ppt信息隱藏的分類無密鑰信息隱藏私鑰信息隱藏公鑰信息隱藏整理ppt無密鑰信息隱藏隱藏過程：映射E：C×M→C’C：所有可能載體的集合M：所有可能秘密消息的集合C’：所有偽裝對象的集合提取過程：映射D：C’→M

雙方約定嵌入算法和提取算法，算法要求保密整理ppt整理■p定pt義：對一個五元組Σ=〈C，M，C’，D， E〉，其中C是所有可能載體的集合，M是所有可能秘密消息的集合，C’是所有可能偽裝對象的集合E：C×M→C’是嵌入函數(shù)D：C’→M是提取函數(shù)

若滿足性質(zhì)：對所有m∈M和c∈C，恒有：

D(E(c，m))=m，則稱該五元組為無密鑰信息隱藏系統(tǒng)相似性函數(shù)整理ppt

載體對象和偽裝對象在感覺上不可區(qū)分如何度量？定義：設(shè)C是一個非空集合，一個函數(shù)simC2

→(-∞,1)，對x，y∈C，若滿足則sim稱為：C上的相似性函數(shù)相似度應(yīng)盡可能接近1載體的選擇整理ppt不同的嵌入算法，對載體的影響不同

選擇最合適的載體，使得信息嵌入后影響最小，即載體對象與偽裝對象的相似度最大私鑰信息隱藏整理ppt

Kerckhoffs準則：密碼設(shè)計者應(yīng)該假設(shè)對手知道數(shù)據(jù)加密的方法，數(shù)據(jù)的安全性必須僅依賴于密鑰的安全性

無密鑰信息隱藏系統(tǒng)，違反了

Kerckhoffs準則，在現(xiàn)實中不安全。私鑰信息隱藏整理ppt定義：對一個六元組Σ=〈C，M，K，C’，DK，EK〉，其中C是所有可能載體的集合，M是所有可能秘密消息的集合，K是所有可能密鑰的集合，EK：C×M×K→C’是嵌入函數(shù)，DK：C’×K→M是提取函數(shù)，若滿足性質(zhì)：對所有m∈M，c∈C和k∈K，恒有：DK

(EK

(c，m，k)，k)=m，則稱該六元組為私鑰信息隱藏系統(tǒng)私鑰的傳遞：密鑰交換協(xié)議公鑰信息隱藏整理■p類pt似于公鑰密碼

通信各方使用約定的公鑰體制，各自產(chǎn)生自己的公開鑰和秘密鑰，將公開鑰存儲在一個公開的數(shù)據(jù)庫中，通信各方可以隨時取用，秘密鑰由通信各方自己保存，不予公開公鑰用于傳遞會話密鑰會話密鑰用來作為偽裝密鑰公鑰信息隱藏A用B的公鑰對會話密鑰k進行加密，隱藏在載體對象中偽裝對象1B從偽裝對象中提取出隱藏的密文，再用B的私鑰解密，得到會話密鑰kA用會話密鑰k實現(xiàn)私鑰信息隱藏偽裝對象2B用會話密鑰k提取隱藏信息整理ppt中間人插入攻擊

與公鑰密碼實現(xiàn)的密鑰交換協(xié)議類似，用公鑰信息隱藏進行密鑰的交換，無法抵抗中間插入攻擊整理ppt第一次課到此問題

公鑰信息隱藏只是借用公鑰密碼的思想，傳遞秘密密鑰

還沒有產(chǎn)生類似于公鑰密碼算法的公鑰隱藏算法整理ppt信息隱藏的安全性信息隱藏系統(tǒng)的安全性系統(tǒng)自身算法的安全性各種攻擊情況下的安全性攻擊一個信息隱藏系統(tǒng)證明隱藏信息的存在破壞隱藏信息提取隱藏信息

理論安全的：如果攻擊者經(jīng)過各種方法仍然不能判斷是否有信息隱藏整理ppt衡量兩個概率分布的一致性熵P1和P2：定義在集合Q上的兩個概率分布P1：真實概率分布P2：假設(shè)概率分布

當P1與P2完全相同時，熵D為零，說明假設(shè)的與真實的概率分布之間沒有不確定性

當P1與P2不同時，D給出了假設(shè)的與真實的概率分布之間不確定性的衡量，P1和P2之間差別越大，熵越大整理ppt絕對安全性整理ppt定義：設(shè)∑是一個信息偽裝系統(tǒng)，PS是偽裝對象的概率分布，PC是偽裝載體的概率分布·

若有：D(PCPS)≦ε，則稱∑抵御被動攻擊是ε-安全的。·

若有：ε=0，則稱∑是絕對安全的

如果一個信息偽裝系統(tǒng)嵌入一個秘密消息到載體中去的過程不改變C的概率分布，則該系統(tǒng)是（理論上）絕對安全的定理：存在絕對安全的信息偽裝系統(tǒng)構(gòu)造性證明：設(shè)C是所有長度為n的比特串的集合，PC是C上的均勻分布，e是秘密消息（e∈C）發(fā)送者隨機選擇一個載體c∈C，產(chǎn)生偽裝對象s

=

c⊕e

，s在C上也是均勻分布的，因此PC

=

PS，并且D(PC

PS)

=

0整理ppt攻擊者：判斷是否有隱藏定義一個檢驗函數(shù)f：C

→{0,1}整理ppt判斷結(jié)果整理ppt實際有隱藏，判斷有隱藏——正確實際無隱藏，判斷無隱藏——正確實際無隱藏，判斷有隱藏——錯誤納偽錯誤（誤判）實際有隱藏，判斷無隱藏——錯誤棄真錯誤（漏判）實用的信息隱藏系統(tǒng)整理■p一pt個ε-安全的信息隱藏系統(tǒng)攻擊者犯納偽錯誤的概率為α攻擊者犯棄真錯誤的概率為β

一個實用的信息隱藏系統(tǒng)應(yīng)該盡可能使β最大一個理想的信息隱藏系統(tǒng)應(yīng)該有β=1

即，所有藏有信息的載體都被認為沒有隱藏信息而被放過，達到了信息隱藏、迷惑攻擊者的目的信息隱藏的攻擊被動攻擊監(jiān)視和破譯隱藏的秘密信息主動攻擊破壞隱藏的秘密信息篡改秘密信息非惡意修改壓縮編碼，信號處理技術(shù)，格式轉(zhuǎn)換整理ppt健壯性整理ppt

定義：設(shè)∑是一個信息偽裝系統(tǒng)，Р是一類映射：C→C，若對所有的p∈Ρ，(i)

對私鑰信息偽裝系統(tǒng)，恒有：

DK(p(EK(c,m,k)),k)=

DK(EK(c,m,k),

k)=m(ii)對無密鑰信息偽裝系統(tǒng)，恒有：

D(p(E(c,m)))=

D(E(c,m))=m而不管如何選擇：m

∈M，c

∈C，k

∈K，則稱該系統(tǒng)為Ρ-健壯性的信息偽裝系統(tǒng)安全性和健壯性的平衡整理ppt安全性高，健壯性差安全性高，說明偽裝對象與載體對象從概率分布上無法區(qū)別，因此信息的隱藏必須利用載體的隨機噪聲，而隨機噪聲容易被破壞健壯性強，安全性差健壯性強，說明信息隱藏與載體的特性結(jié)合在一起，不易被破壞，但會改變載體的某些特征，并且有可能改變概率分布整理ppt理想的信息隱藏系統(tǒng)應(yīng)該對所有的“保持α-相似性”的映射具有健壯性映射p

：C

→C具有性質(zhì)sim(c

,p(c))≥α且α≈1

一般情況下，只能針對某一類特殊的映射具有健壯性如JPEG壓縮與解壓縮、濾波、加入白噪聲等信息隱藏的通信模型整理ppt目前對信息隱藏的理論研究還不充分缺乏像Shannon通信理論這樣的理論基礎(chǔ)缺乏對人類感知模型的充分理解缺乏對信息隱藏方案的有效度量方法等

目前一種研究方法是：將信息隱藏過程類比于隱蔽信息的通信過程隱藏系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的比較待隱藏信息看作需要傳遞的信號，而信息消息

發(fā)送器 信道 接收器可以將信息隱藏的載體看作通信信道消，息將信息嵌入偽裝載體消息調(diào)過程信息提 消息取通信系統(tǒng)的嵌入和提取分別看作通信中的調(diào)制和解隱藏系統(tǒng)整理ppt比較整理ppt 目標相同：都是向某種媒介（稱為信道）中引入一些信息，然后盡可能可靠地將該信息提取出來約束條件：通信系統(tǒng)：最大的平均功率或峰值功率約束隱藏系統(tǒng)：感觀約束比較整理ppt信道干擾通信系統(tǒng)：主要為傳輸媒介的干擾，如設(shè)備噪聲、大氣環(huán)境干擾等隱藏系統(tǒng)：不只受到無意的干擾，還受到各種主動攻擊隱藏系統(tǒng)：已知更多的信道信息（載體信號是已知的）通信模型分類——根據(jù)噪聲性質(zhì)分類■■加整性理噪pp聲t信道模型

設(shè)原始圖像為I0，待隱藏信息為W，隱藏后圖像為I1，接收端收到的圖像為I2，待隱藏信息經(jīng)過特定的處理后加載到圖像的空間域或變換域中，用I1－I0＝f(W)表示，圖像在信道中受到的處理用I2－I1＝P表示非加性噪聲信道模型（幾何變換）

但有一些攻擊不能用加性噪聲表示，如圖像的平移、旋轉(zhuǎn)等，這些處理不僅影響象素值，而且還影響數(shù)據(jù)的位置。

這類攻擊信道表示為幾何信道，并分為兩類：針對整個圖像的幾何變換，包括平移、旋轉(zhuǎn)、尺度變化和剪切，可以用較少的參數(shù)描述；另一類是針對局部的幾何變換，如抖動等，需要更多的參數(shù)來描述通信模型分類——按載體對檢測器的貢獻分類將載體等效為噪聲，認為載體未知整·

將理載p體pt圖像與信號處理、攻擊同等對待。信息提取端 將載體、信號處理和攻擊都看作信道噪聲和干擾利用已知載體的信息如果將載體內(nèi)容僅僅視為噪聲，則忽略了“信息嵌入端完全知道載體的內(nèi)容”的事實把載體內(nèi)容視為信道邊信息Cox認為這種模型與已知邊信息的通信模型很類似尋找最佳嵌入方案，設(shè)計更有效的信息嵌入和提取方法：定義某種距離的度量，在允許干擾范圍內(nèi)，選擇載體圖像，使得檢測概率最大通信模型分類——按是否考慮主動攻擊分類

主整動理p攻p擊t

的建模難度很大，一些文獻只考慮原始載體和某類信號處理對信息隱藏的影響（被動攻擊）利用博弈論思想考慮主動攻擊的影響·

把信息隱藏看作信息隱藏者和攻擊者之間的博弈過程，定義載體信號嵌入信息前后、受到攻擊前后的距離，在這種距離定義條件下，嵌入過程和攻擊過程分別受到約束，隱藏容量就是平衡點處的容量值信息隱藏的應(yīng)用整軍理事p和p情t

報部門現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的勝負，越來越取決于對信息的掌握和控制權(quán)軍事通信中通常使用諸如擴展頻譜調(diào)制或流星散射傳輸?shù)募夹g(shù)使得信號很難被敵方檢測到或破壞掉偽裝式隱蔽通信正是可以達到不被敵方檢測和破壞的目的信息隱藏的應(yīng)用整理ppt需要匿名的場合包括很多合法的行為，如公平的在線選舉、個人隱私