【正文】 ........................................................................................... 12 嵌入隱秘信息位置的選取 ................................................................................................. 13 基于 DCT 隱秘信息的嵌入 算法研究 ................................................................................. 14 基于 DCT 隱秘信息的提取算法 ......................................................................................... 14 仿真結(jié)果分析 ........................................................................................................................ 15 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ..................................................................................................................... 15 算法性能分析 ..................................................................................................................... 16 本章小結(jié) ................................................................................................................................. 18 5 總結(jié) ........................................................................................................................................... 18 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 20 附錄Ａ 源程序 ........................................................................................................................... 21 致 謝 ........................................................................................................................................... 27 1 1 緒論 引言 隨著數(shù)字技術(shù)的快速應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，使人們的工作 及生活得到了很大的便利。用數(shù)字媒介做為載體的產(chǎn)品像圖書(shū)、音像等因其獲取方便、復(fù)制容易和傳播快速的特點(diǎn)，很大程度上豐富了人們的工作和生活。可是，如同我們所看到的，利用互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放性及共享性所進(jìn)行的某些惡意行為，像版權(quán)侵犯、篡改信息等，嚴(yán)重?fù)p害了數(shù)字產(chǎn)品的使用者和創(chuàng)作者的利益。所以非常需要?jiǎng)?chuàng)新的技術(shù)手段來(lái)保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的真實(shí)性、完整性及用戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、隱私。 可見(jiàn)，信息安全非常重要。如今信息安全問(wèn)題中的一個(gè)重要研究分支 —— 數(shù)字信息隱藏技術(shù)，逐漸成為了人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 信息隱藏的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 信息隱藏 與數(shù)字水印具有潛在的應(yīng)用市場(chǎng)，對(duì)它的研究具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。從數(shù)字水印的提出到現(xiàn)在，其在短短幾年時(shí)間已經(jīng)得到了很快的發(fā)展。許多著名研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)投入相當(dāng)大的財(cái)力和人力，進(jìn)行該項(xiàng)研究并取得了一定的成果。 1993 年Tirkel 名為“ Electronic Wartermark” 的研究論文發(fā)表之后，人們開(kāi)始關(guān)注數(shù)字水印技術(shù)，國(guó)際學(xué)術(shù)界后續(xù)發(fā)表了很多相關(guān)的文章。 1996 年在英國(guó)劍橋大學(xué)舉行了國(guó)際上的第一屆信息隱藏大會(huì)，會(huì)議對(duì)信息隱藏的學(xué)科分支和部分英文術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一，標(biāo)志著信息隱藏學(xué)科的正式誕生 。美國(guó)的波特蘭在 1998 年召開(kāi)了第二屆信息隱藏研討會(huì)。第三屆信息隱藏研討會(huì)于 1999 年在德國(guó)的德雷斯頓召開(kāi)。 2021 年在美國(guó)的皮茨堡進(jìn)行了第四屆信息隱藏研討會(huì)。研究?jī)?nèi)容從空域信息隱藏開(kāi)始轉(zhuǎn)向頻率域的信息隱藏，從以數(shù)字水印為主的研究逐步轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)壓縮等學(xué)科的方法和理論相結(jié)合的應(yīng)用和理論研究。 我國(guó)在信息隱藏技術(shù)的研究起步較晚，北京電子技術(shù)應(yīng)用研究所組織于 1999 年 12 月召開(kāi)了全國(guó)第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì)，另外，在 2021 年北京郵電大學(xué)信息安全中心、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所和國(guó)家 863 計(jì)劃智能計(jì)算機(jī)專家組 成功的舉辦了數(shù)字水印技術(shù)研討會(huì)，建立了數(shù)字水印郵件列表和研究主頁(yè)，很好的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)信息隱藏研究者的交流。 信息隱藏的應(yīng)用領(lǐng)域 目前信息隱藏技術(shù)在信息安全的各個(gè)領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用系統(tǒng)地總結(jié)為五個(gè)方面 ： 2 （ 1）數(shù)據(jù)的不可抵賴性 。 在網(wǎng)上交易中，交易系統(tǒng)中 有 一個(gè)重要環(huán)節(jié) 就是 交易雙方中 的任何一方不能否認(rèn)曾經(jīng)接收到對(duì)方的信息 也不能 抵賴自己曾經(jīng)做出的行為。這 時(shí)我們就 可以使用信息隱藏技術(shù)中 的 水印技術(shù)將各自的特征標(biāo)記以水印的形式加入到 信息 傳遞中， 而 這種水印應(yīng) 該 是不能被去除的。 （ 2）數(shù)據(jù)的保密性。 因特網(wǎng)上一些數(shù)據(jù) 的 傳 輸 需 要防止非授權(quán)用戶 的 截獲 和 使用是網(wǎng)絡(luò)安全的一個(gè)重要內(nèi)容。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化， 數(shù)據(jù)的保密性 不僅涉及政治、軍事，還涉及到個(gè)人隱私 、 金融 和 商業(yè)。我們可以使用信息隱藏技術(shù)來(lái)保護(hù)網(wǎng)上交流的信息 的同時(shí) 還可以對(duì) 那些 不愿 被 別人所 獲知 的內(nèi)容用信息隱藏的方式進(jìn)行隱藏 和 存儲(chǔ)。 （ 3）數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)。 信息隱藏技術(shù)中的水印技術(shù) 可以 解決的一個(gè)重要問(wèn)題 就是 版權(quán)保護(hù)。數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的 迅速發(fā)展 ，網(wǎng)絡(luò)向人們提供的數(shù)字服務(wù)也 變得 越來(lái)越多，例如 數(shù)字新聞 、 數(shù)字圖書(shū)出版 、 數(shù)字圖書(shū)館等。 這些 數(shù)字作品具有易復(fù)制 、 易修改 等 特點(diǎn)而使數(shù)字作品版權(quán)得不到保護(hù) ，而 數(shù)字水印技術(shù) 就是 解決 這個(gè) 難題的一種方案。 （ 4） 數(shù)據(jù)的真實(shí)完整性。 數(shù)據(jù)完整性的驗(yàn)證 就是 確認(rèn)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ) 或 傳輸過(guò)程中沒(méi)有被 修 改。使用 數(shù)字 水印技術(shù)保護(hù)的 數(shù)據(jù) 一旦被 修 改就會(huì)破壞水印，從而很容易被 確認(rèn) 。 （ 5）信息的防偽。 商務(wù)活動(dòng)中的各種票據(jù)防偽也是信息隱藏技術(shù) 發(fā)揮作用的一種場(chǎng)合 。數(shù)字票據(jù)中隱藏的水印經(jīng)過(guò)打印后 仍會(huì) 存在，可以通過(guò)再掃描數(shù)字 的 形式 來(lái) 提取防偽水印 來(lái) 證實(shí)票據(jù)的真實(shí)性。 本文的主要內(nèi)容、構(gòu)成及研究方法 本文主要研究信息隱藏的基本理論及實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字水印的圖像信息隱藏的幾種方法，具體論述了基于 DCT 系 數(shù)的信息隱藏算法。 本文分為以下五個(gè)章節(jié)： 第 1 章：緒論，介紹了信息隱藏的發(fā)展，研究背景，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用領(lǐng)域。 第 2 章：信息隱藏概述，具體介紹了信息隱藏的基本理論，方法技術(shù)及信息隱藏技術(shù)的研究方法。 第 3 章：基于圖像的信息隱藏方法概述，對(duì)數(shù)字水印做了簡(jiǎn)要概述，并介紹了幾種采用數(shù)字水印實(shí)現(xiàn)信息隱藏的經(jīng)典算法。 第 4 章：基于 DCT 系數(shù)的信息隱藏算法，本文的重點(diǎn)部分具體論述了 DCT 算法的理論、算法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 第 5 章：總結(jié)和展望，對(duì)本文做了總結(jié)概括。 綜合論述了信息隱藏和信息隱藏技術(shù)的相關(guān)理論 ，重點(diǎn)介紹了 DCT 算法的信息隱藏原 3 理及實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò) 實(shí)現(xiàn)基于 DCT 算法的信息隱藏，并對(duì)其進(jìn)行攻擊實(shí)驗(yàn)。 2 信息隱藏技術(shù)綜述 信息隱藏技術(shù)的概念和特點(diǎn) 信息隱藏技術(shù)的基本概念 所謂信息隱藏就是指把某些信息（如注釋、版權(quán)、認(rèn)證等）隱藏到數(shù)字載體信息（如文本、數(shù)字視頻、圖像、音頻等）中的方法。在信息隱藏中，我們通常所說(shuō)的嵌入對(duì)象就是指希望被秘密保存的信息 , 掩體對(duì)象是指用于隱藏嵌入對(duì)象的非保密載體。通過(guò)嵌入過(guò)程，嵌入對(duì)象被隱藏在掩體對(duì)象的非保密信息中生成隱藏對(duì)象。掩體對(duì)象可 以是掩體音頻、掩體圖像、掩體文本等，對(duì)應(yīng)的隱藏對(duì)象也可以是掩體音頻、掩體圖像、掩體文本等。 信息的嵌入就是將嵌入對(duì)象添加到掩體對(duì)象中得到隱藏對(duì)象的過(guò)程。嵌入算法就是嵌入過(guò)程中使用的算法。在信息嵌入的逆過(guò)程中信息的提取是指從隱藏對(duì)象中重新得到嵌入對(duì)象的過(guò)程，提取算法即為在提取過(guò)程中所使用的算法，執(zhí)行提取過(guò)程和嵌入過(guò)程和個(gè)人或組織分別被稱為提取者和嵌入者。在嵌入和提取過(guò)程中通常會(huì)使用一個(gè)秘密消息來(lái)控制，使只有秘密消息的持有者才能操作。隱藏密鑰就是這個(gè)秘密信息。隱藏密鑰在提取過(guò)程中稱為提取密鑰，在嵌入過(guò)程中稱為嵌 入密鑰。嵌入和提取密鑰是相同的技術(shù)被稱為信息隱藏技術(shù)；相反的，嵌入和提取密鑰不同的技術(shù)被稱為非對(duì)稱信息隱藏技術(shù)。 信息隱藏的研究分為隱藏技術(shù)和隱藏分析技術(shù)這兩部分。隱藏技術(shù)研究的主要內(nèi)容是尋求向掩體對(duì)象中秘密添加嵌入信息的方法，而隱藏分析技術(shù)研究的主要內(nèi)容是考慮如何從隱藏對(duì)象中破解出嵌入信息，或者通過(guò)對(duì)隱藏對(duì)象的處理達(dá)到破壞嵌入信息或阻止信息檢測(cè)的目的。我們將隱藏者稱為隱藏技術(shù)的研究者，將隱藏分析者稱為隱藏分析技術(shù)的研究者。 信息隱藏技術(shù)的特點(diǎn) 信息隱藏在不同領(lǐng)域有不同的特點(diǎn)，但其基本特點(diǎn)有 【 2】： ：魯棒性、不可見(jiàn)性、不可測(cè)性、無(wú)歧義性、安全性等。 魯棒性：指隱藏文件受到一定的干擾，仍然能恢復(fù)隱藏的信息。即要求所嵌入的信息不能輕易地失去，能抵抗一定的信號(hào)處理及攻擊。如對(duì)多媒體數(shù)據(jù)作有損壓縮，或信息在傳輸過(guò)程中受到噪聲干擾、濾波及可能的人為破壞時(shí)，嵌入的信息仍存在。 不可見(jiàn)性：也稱透明性，指嵌入信息后不會(huì)引起載體文件產(chǎn)生可感知的失真。即隱藏 4 文件和原載體文件應(yīng)充分接近，否則便失去了隱藏的意義。 不可測(cè)性：指對(duì)非法者來(lái)說(shuō)，要檢測(cè)到秘密信息的存在并提取出來(lái)應(yīng)十分困難，至少在秘密信息的有效期內(nèi)是不可能的。 無(wú)歧義性：是指數(shù)字水印所確定的版權(quán)信息能夠被惟一確定地鑒別，不會(huì)發(fā)生多重所有權(quán)的糾紛，以判定數(shù)字作品的真正所有者。在滿足魯棒性和不可感知性的前提下，信息隱藏容量足夠大。 穩(wěn)定性：指的是隱藏信息能穩(wěn)定的存在載體信息之中，并且在一定的條件下可以提取和恢復(fù)。 隱藏信息量：在不可感知的前提下，若是在版權(quán)保護(hù)應(yīng)用場(chǎng)合，則所需嵌入的信息量可以只有一位來(lái)表示版權(quán)信息存在與否；若是在隱蔽的通信應(yīng)用場(chǎng)合，則通常需要傳遞相對(duì)來(lái)說(shuō)較多的信息，所以要求設(shè)計(jì)的算法能夠嵌入的信息量越大越好。 安全性：指的是信息隱藏系統(tǒng)的安全基于密鑰， 并不能依賴對(duì)算法本身進(jìn)行保密。 一般來(lái)說(shuō)，嵌入的信息量越大，隱秘信息的隱蔽性和魯棒性就會(huì)越差，因而實(shí)際的隱藏系統(tǒng)必須根據(jù)具體應(yīng)用的不同來(lái)進(jìn)行比較和權(quán)衡，在魯棒性、隱蔽性和嵌入信息量之間作折衷處理，以得到最佳的效果。 信息隱藏的主要方法技術(shù) 目前的信息隱藏技術(shù)主要包括數(shù)字水印、隱寫(xiě)術(shù)、可視密碼學(xué)、版權(quán)標(biāo)識(shí)等等。 數(shù)字水印 目前數(shù)字水印技術(shù)是實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的一種有效辦法，所以現(xiàn)在已經(jīng)成為多媒體信息安全領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。該技術(shù)是通過(guò)在原始載體數(shù)據(jù)中嵌入秘密信息（以水印的形式）來(lái)證實(shí)該數(shù)據(jù)的所有 權(quán)問(wèn)題。被嵌入的水印可以是一段序列號(hào)、文字、標(biāo)識(shí)等，并且這種水印常常是不可察的，即它與原始載體數(shù)據(jù) (如音頻、圖像、視頻數(shù)據(jù) )緊密結(jié)合在一起并隱藏其中，此外還可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)商用價(jià)值和使用價(jià)值的操作而很好的保存下來(lái)。數(shù)字水印技術(shù)除了具備信息隱藏技術(shù)的一般特點(diǎn)外，還有著它其固有的研究方法和特點(diǎn)。 隱寫(xiě)術(shù) 所謂隱寫(xiě)術(shù)就是將某些特殊的信息嵌入到數(shù)字載體信息（如圖像、數(shù)字音頻信號(hào)、視頻信號(hào)等）中，而不引起檢查者的注意并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞出去。這些特殊的信息常常是一些保密信息，隱寫(xiě)術(shù)一般強(qiáng)調(diào)隱匿信息的存在 性，就是說(shuō)使隱藏在載體數(shù)據(jù)中的信息不被人 5 發(fā)現(xiàn)。 可視密碼學(xué) 可視密碼技術(shù)主要特點(diǎn)就是恢復(fù)秘密信息時(shí)不需要任何復(fù)雜的計(jì)算，而是通過(guò)人的觀察就可以將秘密信息辨別出來(lái)。其具體的方法是產(chǎn)生 N 張不具備任何意義的膠片，任取其中 M 張膠片疊合在一起就可以還原出隱藏在其中的秘密信息。而后人們又對(duì)該方法進(jìn)行了推進(jìn)和發(fā)展。 目前主要的改進(jìn)辦法有：（ 1）使產(chǎn)生的 N 張膠片不再是無(wú)意義的，而是都有一定的意義，這樣做就增加了迷惑性；（ 2）改進(jìn)了相關(guān)集合的構(gòu)造方法；（ 3）將針對(duì)黑白圖像的可視秘密共享擴(kuò)展到基于灰度和彩色圖像的可視 秘密共享。 版權(quán)標(biāo)識(shí) 版權(quán)標(biāo)識(shí)所關(guān)心的主要問(wèn)題是隱藏的信息是否能被盜版者修改或刪除。版權(quán)標(biāo)識(shí)技術(shù)與隱寫(xiě)術(shù)的共同點(diǎn)就是利用人的感覺(jué)器官的不敏感性，以及多媒體數(shù)據(jù)中存在的冗余特性，而