【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，其數(shù)據(jù)部分字節(jié)數(shù)值最多變化為 16，該字節(jié)代表的像素最多變化了 1/16，因此已隱藏信息的 BMP圖像與未隱藏信息的 BMP圖像 (如圖 335所示 )用肉眼能看出 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 335 (a) 未嵌入信息 。 (b) 嵌入信息后 。 (c)被隱藏的信息 第 3章 信息隱藏技術(shù) 3. 變換 (頻 ) 空間域算法的最大缺點(diǎn)是健壯性差，很難抵抗包括有損壓縮、低通濾波等在內(nèi)的各種攻擊。另外，空間域中信息隱藏算法只能嵌入很小的數(shù)據(jù)量。圖像的頻域算法指對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行某種變換，這種方法可以嵌入大量的比特而不引起可察覺(jué)的降質(zhì)，當(dāng)選擇改變中頻或低頻分量 (DCT變換除去 直流分量 )來(lái)嵌入信息時(shí)，健壯性可以大大提高。常用的頻域信息隱藏算法有 DFT(離散傅里葉變換 )、 DCT(離散余弦變換 )和 DWT(離散小波變換 ) 第 3章 信息隱藏技術(shù) Hartunt等人提出了一種 DCT域信息隱藏算法，其方法是首先把圖像分成 8 8的不重疊像素塊，經(jīng)過(guò)分塊 DCT得到由DCT系數(shù)組成的頻率塊，然后隨機(jī)選取一些頻率塊，將秘密信息嵌入到由密鑰控制選擇的一些 DCT系數(shù)中。該算法是通過(guò)對(duì)選定的 DCT系數(shù)進(jìn)行微小變換以滿足特定的關(guān)系來(lái)表示一個(gè)比特的信息的。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。其思想類似于擴(kuò)展頻譜通信中的跳頻 (frequency hopping)技術(shù)，特點(diǎn)是數(shù)據(jù) 改變幅度較小，且透明性好，但是其抵抗幾何變換等攻擊的能力較弱。基于 DFT和 DWT的算法與上述算法具有相似的原 第 3章 信息隱藏技術(shù) 這種以變換域算法為代表的通用算法普遍采用變換技術(shù)，以便在頻率域?qū)崿F(xiàn)秘密信息疊加，并借鑒擴(kuò)展頻譜通信等技術(shù)對(duì)秘密信息進(jìn)行有效的編碼，從而提高了透明性和魯棒性，同時(shí)還適當(dāng)利用濾波技術(shù)對(duì)秘密信息引入的高頻噪聲進(jìn)行了消除，從而增加了對(duì)低頻濾波攻擊的抵抗力。該方 如圖 336所示，以一幅圖像為例，分別給出用 DFT域、DCT域和 DWT域算法嵌入信息后生成的圖像，的確，通過(guò)肉眼很難區(qū)分是否嵌入了秘密信息，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)分析才能 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 336 原始圖像與經(jīng)過(guò) DFT域、 DCT域和 DWT (a) 原始圖像 。 (b) DFT域 。 (c) DCT域 。 (d) DWT域 第 3章 信息隱藏技術(shù) 多媒體通信業(yè)務(wù)和 Inter的快速發(fā)展給信息的廣泛傳播提供了前所未有的便利，各種形式的多媒體作品 (包括視頻、音頻和圖像等 )紛紛以網(wǎng)絡(luò)形式發(fā)布。 然而，任何人都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輕而易舉地獲得他人的原始作品，甚至不經(jīng)作者的同意任意復(fù)制、修改，這些現(xiàn)象嚴(yán)重侵害了作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。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(lái)，被嵌入的信息包括作品的版權(quán)所有者、發(fā)行者、購(gòu)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(lái)證明數(shù)字作品的來(lái)源、版本、原作者、擁有者、發(fā)行人以及合法使用人等。通常被嵌入的標(biāo)識(shí)是不可見(jiàn)或不可觀察的，它與源數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并隱藏其中，成為源數(shù)據(jù)不可分離的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)的使用價(jià)值的操作而存活下來(lái)。這樣的標(biāo)識(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)操作被檢測(cè)或者被提取出來(lái)。顯而易見(jiàn)，數(shù)字水印是數(shù)字化的多 第 3章 信息隱藏技術(shù) 1. 人們利用視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的冗余特性，在多媒體作品中添加標(biāo)識(shí)后并不影響作品的視聽(tīng)效果，并且還能通過(guò)計(jì)算機(jī)操作部分或全部恢復(fù)隱藏信息，即水印信息。從版權(quán)保護(hù)的角度來(lái)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(wú)法被去掉的。與加密技術(shù)不同，數(shù)字水印技術(shù)不能 第 3章 信息隱藏技術(shù) 通用的數(shù)字水印算法一般包含水印生成算法、水印嵌入和提取 /檢測(cè) 3個(gè)方面。其中，水印生成算法主要涉及怎樣構(gòu)造具有良好隨機(jī)特性的水印，并且出于水印安全性考慮，有的算法在水印嵌入之前采用其他相關(guān)技術(shù)先對(duì)水印進(jìn)行嵌入預(yù)處理，如擴(kuò)頻、糾錯(cuò)編碼或加密等。以下僅就水印的嵌入和提取 / 水印嵌入模型框架如圖 341 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 341 水印嵌入模型框架 第 3章 信息隱藏技術(shù) 在數(shù)字水印的嵌入過(guò)程中，可先對(duì)被保護(hù)的數(shù)字產(chǎn)品 C和數(shù)字水印 W進(jìn)行預(yù)處理。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。用戶密鑰 K表示數(shù)字水印嵌入算法的密鑰， CW是嵌入水 水印提取模型框架如圖 342所示。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 圖 342 水印提取模型框架 第 3章 信息隱藏技術(shù) 數(shù)字水印提取過(guò)程的輸出有兩種可能 : 一種是直接提取水印，得到提取出的水印 W1。另一種是得到水印是否存在的 水印提取過(guò)程中，原始數(shù)字載體是可選擇的，它取決于 利用上述數(shù)字水印框架，可以分析目前提出的各種數(shù)字水印方案。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。根據(jù)預(yù)處理的不同，可以把各種水印方案分類，如空間域水印 (預(yù)處理為空操作 )、變換域水印 (預(yù)處理為各種變換 )。變換域水印中又根據(jù)變換域的不同，分為 DCT域水印、小波變換域水印等。除了預(yù)處理的不同，還有嵌入算法的不 第 3章 信息隱藏技術(shù) 2. 數(shù)字水印技術(shù)涉及許多研究領(lǐng)域，包括圖像處理、數(shù)字 以數(shù)字圖像產(chǎn)品為例，根據(jù)水印嵌入圖像的方式不同，目前的水印技術(shù)可大致分為空間域技術(shù)和變換域技術(shù)，對(duì)于其他數(shù)字產(chǎn)品，例如，音頻和視頻產(chǎn)品所使用的算法也基本 1) 空間域技術(shù)是最早的也是最簡(jiǎn)單的水印算法，其原理就是通過(guò)改變圖像中某些像素值來(lái)加入信息，再通過(guò)記錄提取這些信息來(lái)檢測(cè)水印。該類算法中典型的是前面提到的 LSB法。該方法可保證嵌入的水印不可見(jiàn)，但是由于使用了不重要的圖像像素位，算法的魯棒性差，水印信息很容易因?yàn)V波、圖像量化、幾何變形的操作而被破壞。另外一個(gè)常用的方法是利用像素的統(tǒng)計(jì)特征將信息嵌入像素的亮度值中。 第 3章 信息隱藏技術(shù) Patchwork方法是隨機(jī)選取 N對(duì)像素點(diǎn)，然后通過(guò)增加像素對(duì)中一個(gè)點(diǎn)的亮度值，而相應(yīng)降低另一個(gè)點(diǎn)的亮度值的調(diào)整來(lái)隱藏信息，這樣整個(gè)圖像的平均亮度保持不變。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。 為了嵌入更多的水印信息，可以將圖像分塊，然后對(duì)每一個(gè)圖像塊進(jìn)行嵌入操作。還有一種適用于文檔類數(shù)據(jù)的數(shù)字水印算法，主要是通過(guò)輕微改變字符間距、行間距，或增加、刪除字符特征 (如底紋線 )等方法來(lái)嵌入水印，或是在符號(hào)級(jí)或語(yǔ)義級(jí)加入水印。例如，可以用 big替換文本中的 large。 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 。 (b) 嵌入水印后 。 (c) 被隱藏的水印 第 3章 信息隱藏技術(shù) 2) 變換 (頻 ) 同信息隱藏算法類似，空間域算法存在魯棒性差、抗攻擊能力差等缺點(diǎn)，采用變換域算法嵌入水印，可大大提高健壯性。常用的頻域水印算法有 DFT、 DCT和 DWT等。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) 圖 344 DCT (a) 未嵌入水印 。 (b) 嵌入水印后 。 (c) 被隱藏的水印 第 3章 信息隱藏技術(shù) 由于隱通道問(wèn)題在信息安全方面特別是機(jī)密性信息的泄露方面的重要性，美國(guó)國(guó)防部可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評(píng)估準(zhǔn)則(TCSEC)中規(guī)定，在 B2及以上安全級(jí)別的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須進(jìn)行隱通道分析。系統(tǒng)中存在的隱通道能夠使得攻擊者繞過(guò)所有的安全保護(hù)機(jī)制而妨害系統(tǒng)的機(jī)密性。 隱 通 道 技 術(shù) 第 3章 信息隱藏技術(shù) 隱通道的概念最初是由 Lampson于 1973年提出的，從那以后，有不同定義試圖從不同角度來(lái)描述隱通道的本質(zhì)和特性。 TCSEC中一個(gè)比較通泛的定義是“能讓一個(gè)進(jìn)程以違反系統(tǒng)安全策略的方式傳遞消息的信息通道”。 也就是說(shuō)，隱通道是指在系統(tǒng)中利用那些本來(lái)不是用于通信的系統(tǒng)資源、繞過(guò)強(qiáng)制存取控制進(jìn)行非法通信的信息信道，并且這種通信方式往往不被系統(tǒng)的存取控制機(jī)制所檢測(cè)和控制。 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。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，隱通道的存在反映了安全系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)所遵循的安全模型的信息安全要求與該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)所表現(xiàn)的安全狀況之間的差異是客觀存在的。由于現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜性以及該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在性能和兼容性方面的考慮因素，使得嚴(yán)格遵守某安全策略模型是不現(xiàn)實(shí)的。這就是目前所有的安全系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的安全機(jī)制都是某個(gè)安全模型在一定程度上的近似。事實(shí)說(shuō)明，沒(méi)有絕對(duì)安全的系統(tǒng)，隱通道問(wèn)題的提出與解決是為了緩解和限制這種隱患。 第 3章 信息隱藏技術(shù) 隱通道的分類主要有 3種方法。根據(jù)隱通道的形成，隱通道可分為存儲(chǔ)隱通道 (Storage Covert Channels)通道 (Timing Covert Channels)。 根據(jù)隱通道是否存在噪 音，隱通道可分為噪音隱通道 (Noisy Covert Channels)和無(wú)噪音隱通道 (Noiseless Covert Channels)。 根據(jù)隱通道所涉及(Aggregated Covert Channels)