信息隐藏在信息安全领域中的应用 论文

信息隐藏 在信息安全领域中的

应用

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摘要 网络技术的飞速发展，为信息的传播和利用提供了极大的方便;与此同时， 也面临着信息安全问题的巨大挑战。如何保护信息在传输过程中的安全，已经成 为人类所面临的重要课题。传统的解决方案是对传输的消息进行加密处理，但是 随着计算机处理速度的日益提高和并行处理技术的发展，对加密算法进行破译已 经不再是不可能的事情。因此，寻找一种解决信息安全传输问题的新方案已成为 信息时代人类所面临的重要问题之一。

The rapid development of the computer network provides great convenient for the use and spread of information resource, while in the same time, the problem of

information security is serious. How to protect the security of message in the process of transformation has become the significant task for people to solve. The traditional method is to encrypt the message. With the improvement of processing speed of CPU and the development of parallel algorithms, it is not an impossible thing to decrypt the encrypted message with supercomputers. Therefore searching for a novel method to solve the problem above is one of the important aspects that people face in the information age.

关键词：信息隐藏、数字水印、信息安全

一、信息隐藏的简介

信息隐藏是一门新兴的综合性前沿科学，涉及到人类生理学、计算机图形学、密码学、信号处理等多个学科的知识，已成为国际学术界的研究重点。但是信息隐藏至今没有权威统一的定义，从广义上说，信息隐藏的含义很多：一、信息不可见，二、信息的存在性隐蔽，三、信息的接收方和发送方隐蔽，四、传输的信道隐蔽[4]。简单的说，信息隐藏是将重要信息隐藏在另一非保密载体中的技术[2]，这里的载体可以是图像、视频、音频、信道，也可以是某套编码体制。一般说来，所谓的重要信息具有多种形式，可以是图像、文本等等，但是在数字技术中，就其本质而言，都是二进制的编码。根据应用场合的不同，信息隐藏主要分为两个分支：隐秘术和数字水印。隐秘术主要用于保密通信，研究重点是如何实现信息的伪装；而数字水印主要用于版权保护，对鲁棒性有更为严格的要求，鲁棒性即对抗各种攻击或干扰的能力。

涉密信息的安全存储和传输是许多企事业单位和个人十分关心的问题。党政机关和军事部门的涉密文件和资料、工业上新产品的数据、秘密科研数据与图像、网络上交换的各种重要信息等，如何保证其在网络和其他信道上的安全传输，在通讯越来越发达的现在，显得越发重要。经典的以密码学为基础的信息加密技术，是保证信息安全的主要手段，采用传统密码学研发出来的安全系统，加密后的数据是一堆乱码，在信息传递过程中非法破译者只能看到这些乱码，而无法破译其中的信息，也正是这堆乱码却直接提示了重要信息的存在，从而引起破译者的注意。如果密文被破解，其内容就毫无安全性可言了。信息隐藏技术可以在一定程度上弥补这方面的不足，信息隐藏把重要信息隐藏在普通媒体中，用大众都能读懂的普通媒体做保护，从而使非法破译者感觉不到重要信息的存在。

二.信息隐藏的应用

信息隐藏技术的应用主要集中在两个方面，即隐秘通信和数字水印。

2.1隐秘通信应用[3]

隐秘通信主要用于信息的安全通信，它所要保护的是嵌入到隐秘载体中的数据本身。采用隐秘技术的网络通信就是把秘密信息隐藏在普通的多媒体信息中传输。由于网上存在数量巨大的多媒体信息，从而使得秘密信息难以被窃听者检测。与密码技术相结合，可以实现数据的秘密传送和安全保护。这是因为:首先，隐藏在多媒体信息冗余空间中的数据具有不可感知性，从而隐秘通信的过程不易为窃听者所得知;其次，数据嵌入算法中带有密码作为控制参数，因此即使嵌入算法公开，其安全性仍能由密码来保证;再者，在嵌入之前一般要对秘密信息作加密处理，当然这个过程也是由密码所控制。这方面的应用目前主要集中在军事用途，但由于嵌入量提高比较困难，其进展不尽如人意。 2.2数字水印应用[4]

尽管信息隐藏技术起源于保密通信，但近几年来，由于互联网市场的迫切需求，数字多媒体水印技术及其应用已成为信息隐藏技术研究的重点。数字水印技术方面的研究是目前最为活跃的领域，主要用于版权保护及真伪鉴别等目的，所要保护的是隐秘载体。与隐秘通信应用相比较，数字水印应用更加强调算法的鲁棒性(Rubostness)。目前数字水印技术的应用主要包括以下几个方面: (l)版权保护

随着互联网和电子商务的迅猛发展，互联网上的多媒体信息急剧膨胀，数字化多媒体产品也可通过下载的方式从网上直接购买。而如何有效地保护这些数字产品的版权就成为一个极其关键的问题，也是数字水印技术研究的主要推动力。显然，这种应用应对常见数据处理和攻击具有很高的鲁棒性。此外，还需要考虑其他一些要求。比如:水印必须明确无歧义，并且在其他人嵌入另外的水印以后，仍然能够判断出正确的所有权。 (2)违反者追踪

数字水印还可用于监视或追踪数字产品的非法复制，这种应用通常称作“数字指纹”。它很类似于软件产品的序列号，即在每个发行的拷贝中嵌入不同的水印。因为单个加入水印的拷贝会受到共谋攻击(CollusionAttacks)，嵌入的水印必须被设计成共谋安全的(Collusion一Seeure)。在一些应用场合，例如，在WWW上用特定的网络搜索器搜索盗版图像，指纹的提取必须要简单、快捷。 (3)防止非法复制

要有效地保护版权，还应该有有效的技术手段，以使非授权者不能对数字产品进行非法拷贝。一种方法就是在数字产品中嵌入反映拷贝状态的水印。例如，可把这种水印以嵌入水印的形式包含在DVD数据中。具有防拷贝功能的DVD播放器不允许回放或拷贝含有类似“禁止拷贝”水印信息的数据。对含有“允许拷贝一次”水印的数据只能拷贝一次，而不能多次拷贝。日本电气公司、日立制作所、先锋、索尼和美国商用机器公司等正联合开发统一标准的基于数字水印技术的DVD影碟防盗版技术。新的防盗版技术在构成动态图像的每一个静态画面数据中，组合进可防止数据复制的数字水印。这样，消费者可在自用的范围内复制和欣赏高质量动态图像节目，但以赢利为目的大批量非法复制则无法进行。 (4)图像认证

认证的目的是检测对数据的修改。可用“易损水印”来实现图像认证。为便于检测，“易损水印”对某些变换，如压缩，具有较低的鲁棒性，而对其他变换的鲁棒性更低。因而在所有的数字水印应用中，认证水印具有最低级别的鲁棒性要求。 (5)电子商务中的网页保护和票据防伪

近几年来，各种各样的网站如雨后春笋般不断涌现，随之而来的网页内容的篡改和非法盗用问题也日益突出。在网页中加入合适的水印也许将成为保护网页，防止非法篡改和盗用的一种有效手段。另外电子商务的兴起，票据防伪技术也在不断发展。显然，电子商

务中各种电子票据的有效防伪是十分重要的。电子票据的水印技术将在今后几年得到更多的研究。

(6)印刷品防伪

水印技术用于印刷品的防伪在十七世纪就己出现，但将数字水印技术用于印刷品防伪则是近两年刚刚提出的新方案。该方案在数字图像印刷/打印之前先嵌入一定的秘密信息，经印刷/打印输出后的纸张可以再次扫描输入，利用特定的水印提取和鉴别算法来验证该图像作品的真伪或所有权。

2.3其他应用

同时还有其他一些应用激发了对信息隐藏课题的研究兴趣[5]: (1) 军事和其它一些情报机构，需要秘密的通信手段。

现代战场上对这些敏感信号的检测可能导致对发报员的快速攻击。基于这种原因，军方通信往往采用诸如发散谱调制或大气散射等传递技术，保证信号不易于被敌方发现或者干扰。

(2) 犯罪分子也关注和采用一些“隐蔽”的通信手段。

在2001年的‘，911’，恐怖袭击事件中，拉登及其基地组织采用隐藏学这种古老的方法，结合现代科学技术进布J几信息、的秘密传递。它们把要传递的信息隐藏在一些色情网站的黄色图片中，它的追随者把图片下载下来，采用专门的提取工具来恢复出隐藏的信息，避开了人们的视线 (3) 执法与反情报机关

执法与反情报机关等也关注这些技术及它们的弱点，从而达到发现和跟踪隐藏信自、的目的。 (4)政府部门

有些政府最近做出了一些尝试，限制在线自由交谈和民间使用加密技术，因此也刺激了人们致力于发展互联网络上匿名的热情(如匿名邮件中转站和代理服务器。 (5)电子选举和电子货币中的应用

特别是在电子选举中，有效的保护了选举人的合法权益和人身安全，在电子货币中加入信息、，可以达到对货币进行认证的目的。

[1] 孙圣和，陆哲明，牛夏牧．数字水印技术及应用．科学出版社，2005：85-88 页

[2] 张立和，周继军，陈伟．透视信息隐藏．国防工业出版社，2007：46-53页 [3]RieharPoPa.AnAnaIysisofSteganograPhieTeehniques.DissertationUniversityofTimisoara.1998 [4]刘瑞祯，谭铁牛.数字图像水印研究综述.通信学报.voLZI，No.8.2001，8.pp.4o48 [5] KahnD.TheCodebreakers一TheStoryofSeeretWriting，NewYork:Seribner，1996.