密文域可逆信息隐藏综述

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1、密文域可逆信息隐藏综述　　摘要：可逆信息隐藏是信息隐藏技术的新兴研究方向，密文域可逆信息隐藏作为加密域信号处理技术与信息隐藏技术的重要结合点，对于数据处理过程中的信息安全可以起到双重保险的作用，尤其随着云服务的推广，密文域可逆信息隐藏是实现云环境下隐私保护的研究重点之一。针对当前密文域可逆信息隐藏技术的技术要求，介绍了该技术的产生发展背景，指出并分析了当前的技术难点，通过对各种类型代表性算法的研究，对密文域可逆信息隐藏技术进行了系统的分类，分析了不同嵌入方式的技术特点、实现框架与应用上的局限性。最后，结合密

2、文域可逆信息隐藏的技术需求与难点，提出几点该领域未来的热点方向。　　关键词：信息安全；信息隐藏；可逆信息隐藏；密文域　　中图分类号：TP309.7　　文献标志码：A　　文章编号：1001-9081（2016）11-3067-10　　0引言　　信息隐藏技术自20世纪9028年代诞生以来，在隐私、版权保护等信息安全领域发挥的作用日益增强[1-3]，传统的信息隐藏通常是非可逆信息隐藏，嵌入过程会给原始载体带来永久性失真，这在一些对数据认证要求高，同时需要无失真恢复出原始载体的应用场合是不可接受的，如云环境下加密数

3、据标注、远程医学诊断、司法取证等。为了兼顾信息隐藏与原始载体的无失真恢复，可逆信息隐藏技术被提出，要求在嵌入隐藏信息后可以无差错恢复出原始载体[4]。可逆信息隐藏根据载体是否加密分为密文域与非密文域两类，其中密文域可逆信息隐藏用于嵌入的载体是经过加密的，嵌入信息后仍然可以无差错解密并恢复出原始载体[5]，密文域可逆信息隐藏技术与信息隐藏技术的分类关系如图1所示。现有的综述文献[6-7]已对可逆信息隐藏的技术现状进行说明。文献[6]根据可逆信息隐藏的不同应用领域将当前的算法分为6类：1）空域算法；2）压缩域算

4、法；3）图像半脆弱认证领域算法；4）图像对比增强算法；5）图像加密域算法；6）其他数字载体类算法（视频、音频等）。其中：第1）～4）类算法属于非密文域可逆信息隐藏算法，第5）类算法属于密文域可逆信息隐藏算法。与文献[6]不同，本文综述的重点是针对密文域算法（包括图像加密、对称及公钥加密密文域），对当前各类密文域可逆嵌入技术的具体框架进行归纳说明，对相关技术进行系统的分类，并对各类中的代表算法进行重点分析。28　　加密技术通常用于实现信息存储与传输过程中的隐私保护，密文域可逆信息隐藏可主要用于加密数据管理与认

5、证，隐蔽通信[5，8]或其他安全保护。如：医学图像在远程诊断的传输或存储过程中通常经过加密来保护患者隐私，同时需要嵌入患者的身份、病历、诊断结果等来实现相关图像的归类与管理，但是医学图像任何一处修改都可能成为医疗诊断或事故诉讼中的关键，因此需要在嵌入信息后能够解密还原原始图片；军事图像一般都要采取加密存储与传输，同时为了适应军事场合中数据的分级管理以及访问权限的多级管理，可以在加密图像中嵌入相关备注信息，但是嵌入过程不能损坏原始图像导致重要信息丢失，否则后果难以估计；云环境下，为了使云服务不泄露数据隐私，用

6、户需要对数据进行加密，而云端为了能直接在密文域完成数据的检索、聚类或认证等管理，需要嵌入额外的备注信息。图2为密文域可逆信息隐藏技术在云环境中通过用户身份认证实现上传下载权限管理的应用示意，其中用户B代表申请下载的用户，B可以是上传者本人（用户A）；在密文传输过程中，以可逆方式嵌入校验码或哈希值可以实现不解密情况下数据的完整性与正确性检验；同时密文域可逆隐写可有效实现隐蔽通信，传统的以明文多媒体数据为载体的隐写算法难以做到可证明性安全，而传统的阈下信道技术以网络通信协议为掩护传输信息，具有可证明安全性，但是

7、其信息传输率很低[9]，密文域隐写技术在上述两者的基础上发展起来，逐渐成为隐写术新的研究热点[10]。综上，密文域可逆信息隐藏对于加密环境下的诸多领域有着较大的应用需求，对于数据处理过程中的信息安全可以起到双重保险的作用，尤其随着云服务的推广，密文域可逆信息隐藏作为密文信号处理技术与信息隐藏技术的结合，是当前云环境下隐私数据保护的研究重点之一[11]。　　1系统框架与技术难点28　　密文域可逆信息隐藏技术中秘密信息的实际载体为密文，对于携密密文既要求能够有效提取秘密信息，又要求能够正确解密，并最终恢复原始载

8、体，其中信息嵌入提取是信息隐藏技术的要求，携密密文的正确解密与明文载体的无损恢复是实现可逆的关键技术环节。结合密文域可逆信息隐藏的技术要求与应用背景，相关算法在设计与实现过程中主要包含两大模块：载体的加、解密模块与秘密信息的嵌入、提取模块，如果对携密密文载体的直接解密结果存在失真，算法中需要引入可逆恢复过程对解密失真载体进一步恢复。　　密文域可逆信息隐藏系统各模块的关系如图3所示。明文载体经过加密与信息嵌入后得到