【正文】 壞以外，偽裝對(duì)象在傳遞過程中也可能受到非惡意的修改，如圖像傳輸時(shí)，為了適應(yīng)信息的帶寬，需要對(duì)圖像進(jìn)行壓縮編碼，還可能會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行平滑、濾波和變換處理，聲音的濾波，多媒體信號(hào)的格式轉(zhuǎn)換等。比如，圖像、視頻和音頻中的信息隱藏，利用了人的感官對(duì)于這些載體的冗余度來隱藏信息 。 如果每個(gè)像素點(diǎn)由紅、綠、藍(lán)三基色組成，則這種圖像稱為彩色圖像。圖中第 1張是 8位灰度圖像，后面依次是從高位到低位的位平面圖像。另外，空間域中信息隱藏算法只能嵌入很小的數(shù)據(jù)量。 (b) DFT域 。從版權(quán)保護(hù)的角度來看，不論攻擊者如何對(duì)源數(shù)據(jù)實(shí)施何種破壞行為，水印信息都是無法被去掉的。大部分?jǐn)?shù)字水印算法都是在預(yù)處理和嵌入算法上做文章。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整參數(shù)， Patchwork方法對(duì) JPEG壓縮、 FIR濾波以及圖像裁剪有一定的抵抗力，但該方法嵌入的信息量有限。該類水印算法同信息隱藏的變換域算法相似，隱藏和提取信息操作 圖 344給出了一幅圖像用 DCT域變換法嵌入水印的示例。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 定義 : 隱通道是指系統(tǒng)用戶用違反系統(tǒng)安全策略的方式傳送信息給另一用戶的機(jī)制，在一個(gè)系統(tǒng)中，給定一個(gè)安全策略模型 (如強(qiáng)制安全模型 )M及其解釋 I(M)， I(M)中的任何兩個(gè)主體 I(Sh)和 I(SI)之間的任何潛在的通信是隱蔽的，當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)相應(yīng)主體 Sh和 SI的任何通信在安全模型 M中是非法的。 根據(jù)隱通道所涉及(Aggregated Covert Channels) (Noaggregated Covert Channels)。 通常，一些存儲(chǔ)資源與一些臨時(shí)行為 (如查找時(shí)間 )相關(guān)，所以涉及對(duì)它們的操縱同時(shí)表現(xiàn)出了存儲(chǔ)隱通道和時(shí)間隱通道的特性。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 隱通道識(shí)別技術(shù)是建立在識(shí)別頂層設(shè)計(jì)描述和系統(tǒng)源代碼中非法信息流的思想基礎(chǔ)之上的，該思想最先由 Denning和 Millen提出，之后 Andrews和 Reitman對(duì)程序語言信息流分析方法進(jìn)行了擴(kuò)展，將其進(jìn)一步用于分析并行程序描述細(xì)則。 對(duì)非形式化描述的作用有限 。 可避免分析結(jié)果中含有偽非法信息流 。例如，在使用現(xiàn)金購物，或是參加無記名投票選舉，或在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)表個(gè)人看法時(shí)，人們都希望能夠?qū)ζ渌膮⑴c者或者可能存在的竊聽者隱藏自己的真實(shí)身份，也就是需要采用匿名方式進(jìn)行保護(hù)。嚴(yán)格地講，匿名通信是指通過一定的方法將業(yè)務(wù)流中的通信關(guān)系加以隱藏，使竊聽者無法直接獲知或推知雙方的通信關(guān)系或通信雙方身份的一種通信技術(shù)。依據(jù)所采用的路由技術(shù)不同，又可分為廣播式 (或組播式 )路由匿名通信系統(tǒng)和重路由匿名通信系統(tǒng)。途經(jīng)的中間節(jié)點(diǎn)起了消息轉(zhuǎn)發(fā)的作用，它們?cè)谵D(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候，會(huì)用自己的地址改寫數(shù)據(jù)包中的源地址項(xiàng)，這樣，擁有有限監(jiān)聽能力的攻擊者將很難追蹤數(shù)據(jù)包，不易發(fā)現(xiàn)消息的初始發(fā)起者。 可以看到，圖 362中，系統(tǒng)的成員數(shù)目 n=16，重路由路徑分別為 Γ1=〈 0,5,2,7,11,8,r1〉和 Γ2=〈 5,10,3,9,r2〉。 第 3章 信息隱藏技術(shù) (3) 還可以同時(shí)保證發(fā)送者與接收者之間的不相連，用于抵御被動(dòng)的攻擊者。 Hordes就采用了組播路由來實(shí)現(xiàn)匿名連接。信息載體可以是任何一種多媒體數(shù)據(jù)，如音頻、視頻、圖像，甚至文本數(shù)據(jù)等，被隱藏的機(jī)密信息也可以是任何形式。匿名通信的重要目的就是隱藏通信雙方的身份或通信關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶個(gè)人 第 3章 信息隱藏技術(shù) 1. 信息隱藏技術(shù)的 4個(gè)主要分支是 、 、 和 。根據(jù)隱通道的形成，可分為存儲(chǔ)隱通道和時(shí)間隱通道 。 秘密信息隱藏后，攻擊者無法判斷載體信息中是否隱藏了秘密信息，也無法從載體信息中提取或去除所隱藏的秘密信息。 組播通信是網(wǎng)絡(luò)上一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸機(jī)制。為了保持恒定的速率，沒有 第 3章 信息隱藏技術(shù) 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于 : (1) 可以保證接收者匿名。通過安全通信信道，兩兩成員之間可進(jìn)行直接通信。攻擊者無法獲得真實(shí)的發(fā)送者和接收者的 IP地址信息，從而使通信實(shí)體的身份信息被有效地隱藏起來。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 361 匿名通信技術(shù)分類 第 3章 信息隱藏技術(shù) 1. 根據(jù)需要隱匿的通信對(duì)象不同，匿名通信系統(tǒng)可分為發(fā)送者匿名 (Sender anonymity)、接收者匿名 (Receiver anonymity)、通信雙方匿名 (Sender and Receiver anonymity)、節(jié)點(diǎn)匿名 (Node anonymity)和代理匿名 (Proxy anonymity) 發(fā)送者匿名指接收者不能辨認(rèn)出原始的發(fā)送者。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 然而在現(xiàn)有的 Inter世界中，用戶的隱私狀況卻一直令人堪憂。 具體實(shí)現(xiàn)方法是建立一個(gè)表示系統(tǒng)資源與系統(tǒng)操作之間讀寫關(guān)系的矩陣，行項(xiàng)是系統(tǒng)資源及其屬性，列項(xiàng)是系統(tǒng)的操作原語。 由于它在實(shí)際應(yīng)用中要求使用針對(duì)不同語言設(shè)計(jì)的句法分析器和信息流產(chǎn)生器等 第 3章 信息隱藏技術(shù) 2. 非干擾分析方法將 TCB視為一個(gè)抽象機(jī)，用戶進(jìn)程的請(qǐng)求代表該抽象機(jī)的輸入， TCB的響應(yīng)代表該抽象機(jī)的輸出，TCB內(nèi)部變量的內(nèi)容構(gòu)成該抽象機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。 可用于形式化頂層描述和源代碼分析 。非聚集隱蔽通道也稱為單一隱通道，它僅影響單獨(dú)的數(shù)據(jù)變量。在具有高安全級(jí)別的發(fā)送進(jìn)程與具有低安全級(jí)別的接收進(jìn)程之間，存儲(chǔ)隱通道和時(shí)間隱 第 3章 信息隱藏技術(shù) 形成存儲(chǔ)隱通道的基本條件如下 : (1) 發(fā)送者和接收者必須能存取一個(gè)共享資源的相同屬 (2) 發(fā)送者必須能夠通過某種途徑使共享資源的共享屬 (3) 接收者必須能夠通過某種途徑感知共享資源的共享 (4) 必須有一個(gè)初始化發(fā)送者與接收者通信及順序化發(fā) 下面以利用文件讀寫進(jìn)行信息傳輸?shù)拇鎯?chǔ)隱通道為例進(jìn) 第 3章 信息隱藏技術(shù) 如圖 351所示，在一個(gè)安全操作系統(tǒng)中，用戶 A的安全級(jí)別為 H(高級(jí)別 )，用戶 B的安全級(jí)別為 L(低級(jí)別 )， File A的安全級(jí)別為 H， File B的安全級(jí)別為 L，系統(tǒng)采用強(qiáng)制訪問控制機(jī)制，主體不可讀安全級(jí)別高于它的數(shù)據(jù)，主體不可寫 安全級(jí)別低于它的數(shù)據(jù)，也就是“下讀上寫”的安全策略模型。事實(shí)說明，沒有絕對(duì)安全的系統(tǒng)，隱通道問題的提出與解決是為了緩解和限制這種隱患。系統(tǒng)中存在的隱通道能夠使得攻擊者繞過所有的安全保護(hù)機(jī)制而妨害系統(tǒng)的機(jī)密性。 圖 343給出了一幅 LSB 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 343 LSB (a) 未嵌入水印 。該類算法中典型的是前面提到的 LSB法。此預(yù)處理可以是任何一種變換操作 (如 DCT、 DFT、小波變換、傅里葉 梅林變換等 )或一些變換操作的組合，也可以為空操作 (這時(shí)嵌入水印為空間域水印 )等。為了防止這種情況的發(fā)生，保護(hù)作者的版權(quán)，人們提出了數(shù) 數(shù) 字 水 印 第 3章 信息隱藏技術(shù) 數(shù)字水印類似于信息隱藏，它也是在數(shù)字化的信息載體(指多媒體作品 )中嵌入不明顯的記號(hào) (也稱為標(biāo)識(shí)或者水印 )隱藏起來，被嵌入的信息包括作品的版權(quán)所有者、發(fā)行者、購買者、作者的序列號(hào)、日期和有特殊意義的文本等，但目的不是為了隱藏或傳遞這些信息，而是在發(fā)現(xiàn)盜版或發(fā)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛時(shí)，用來證明數(shù)字作品的來源、版本、原作者、擁有者、發(fā)行人以及合法使用人等。在提取秘密信息時(shí)，可選取相同的 DCT系數(shù)，并根據(jù)系數(shù)之間的關(guān)系抽取比特信息。 (b) 嵌入信息后 。 如果灰度值的取值范圍為0~255，每個(gè)像素點(diǎn)可用 8 bit來表示，則記為 (a7， a6， … ， a0)，其中 ai=0或 1(i=0， … ， 7)。下面通過例子來說明圖像中可 第 3章 信息隱藏技術(shù) 1. 一幅圖像是由很多個(gè)像素 (Pixel)點(diǎn)組成的，像素是構(gòu)成圖像的基本元素。 不可檢測(cè)性是指?jìng)窝b對(duì)象與載體對(duì)象具有一致的特性，如具有一致的統(tǒng)計(jì)噪聲分 (4) 透明性 (Invisibility)。攻破一個(gè)信息隱藏系統(tǒng)可分為 3個(gè)層次 : 證明隱藏信息的存在、提取隱藏信息和破壞隱藏信息。 D是提取函數(shù)， C1 K→M 第 3章 信息隱藏技術(shù) 若滿足性質(zhì) : 對(duì)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)。 C1是所有可能偽裝對(duì)象的集合 。秘密信息的嵌入過程可能需要密鑰，也可能不需要密鑰，為了區(qū)別于加密的密鑰，信息隱藏的密鑰稱為偽裝密鑰 k。 (1) 被動(dòng)獄警問題 : 獄警 Willie只檢查他們之間傳遞的信息有沒有可疑的地方，一旦發(fā)現(xiàn)有可疑信息甚至是非法信息 (2) 主動(dòng)獄警問題 : 獄警 Willie在不破壞公開信息的前提下，故意去修改一些可能隱藏有機(jī)密信息的地方，以達(dá)到破壞可能的機(jī)密信息的目的。但總的來說，信息隱藏技術(shù)尚未發(fā)展到可大規(guī)模使用的階段，仍有不少理論和技術(shù)性的問題需要解決。 作品轉(zhuǎn)讓后，媒體發(fā)行者對(duì)存儲(chǔ)在服務(wù)器中的作品加入發(fā)行者標(biāo)志 。該技術(shù)的應(yīng)用使消費(fèi)者可以復(fù)制高質(zhì)量的動(dòng)態(tài)圖像，但以贏利為目的的大批量非法復(fù)制則無法進(jìn)行。美國的麻省理工學(xué)院、普渡大學(xué)、英國的劍橋大學(xué)、 NEC研究所、 IBM研究所都進(jìn)行了大量的研究。書籍作為流通的商品 且利潤豐厚，在漫長的歲月中不進(jìn)行版權(quán)保護(hù)是無法想像的，也是不符合事實(shí)的。發(fā)送者將掩蔽紙張放在一張紙上，將秘密消息寫在小孔位置上，移去掩蔽紙張，然后根據(jù)紙張上留下的字和空格編寫一篇掩飾性的文章。最具代表性的是“藏頭詩”，作者把表明真情實(shí)意的字句分別藏入詩句之中。類似的方法在 20世紀(jì)初期仍然被德國間諜所使用。第 3章 信息隱藏技術(shù) 信息隱藏的發(fā)展歷史 信息隱藏的基本原理 信息隱藏的算法 數(shù)字水印 隱通道技術(shù) 匿名通信技術(shù) 小結(jié) 習(xí)題 第 3章 信息隱藏技術(shù) 古代信息隱藏的方法可以分為兩種 : 一種是將機(jī)密信息進(jìn)行各種變換，使非授權(quán)者無法理解，這就是密碼術(shù) 。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 實(shí)際上，隱寫術(shù)自古以來就一直被人們廣泛地使用。如電影《唐伯虎點(diǎn)秋香》中唐伯虎的藏頭詩 ——“我畫藍(lán)江水悠悠，愛晚亭上楓葉愁。接收者只要把掩