信息隐藏原理及应用第八章隐写分析技术

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1、信息隐藏原理及应用第8章隐写分析技术本章目标在读完本章之后，你应该能够：理解隐写分析技术。了解隐写技术的分类。理解隐写分析的评价指标。理解隐写分析通用原形系统及相应的算法。8.1隐写分析概述8.1.1隐写分析定义隐写分析(steganalysis)技术是对表面正常的图像、音频、视频等媒体信号（尤其是通过互联网进行传输的信号）进行检测，判断其中是否嵌有秘密信息（这些秘密信息是通过一定的隐写算法嵌入的），甚至只是指出媒体中存在秘密信息的可能性，这样就可以找到敌对隐蔽通信的信源，从而阻断隐蔽通信的信道。由于隐写者必须通过修改原始数据才能实现秘密信息的嵌入，因此

2、载体数据的统计特性不可避免地会发生一些变化。虽然分析者并不知道原始载体，但可以利用载体数据的统计特性的异常来觉察到秘密信息的存在。即使不能破解秘密信息的具体内容，分析者仍可以阻断隐蔽通信并追查秘密信息的收发双方。8.1.2隐写分析分类从攻击的角度，我们用阐述隐写术的“囚犯”问题来对隐写分析进行分类。1、被动攻击进行秘密通信的囚犯的来往信件都要经过看守的检查，看守检查信件后判断是否存在秘密消息并作不同的处理，称为被动攻击。被动攻击根据目标和条件的不同，可分为以下几种情况[2]：（1）分析者已知隐写算法并同时持有原始载体和含密载体对象（knownstegoa

3、ttack）。（2）分析者知道含有隐秘的信息或它的某种派生形式（knownmessageattack）。（3）将已知原始媒体与待分析含密对象比较，检测其中是否存在差异（knowncoverattack）。（4）在已知敌方所用隐写工具和隐写内容的情况下对待检测载体进行检测（chosenstegoattack）。（5）分析者可以使用某种隐写工具嵌入选择的消息产生含密对象，以确定其中是否涉及某一隐写工具或隐写算法的相应模式（chosenmessageattack）。（6）分析者仅仅持有可能含密的载体对象，对隐写内容和有可能使用的隐写算法完全不知，是完全的盲分析

4、。上述最后一种情况在技术上最具有挑战性，是隐写分析的重要研究内容，毫无疑问，它是隐写分析的终极目标，即成功地实现针对任何对象、任何隐写方法的完全的盲分析。然而对隐写算法和隐写内容完全不知的隐写分析往往非常困难，因此，针对一些有效的隐写方法和特定的载体对象研究有针对性的分析技术具有重要意义。例如：LSB隐写算法由于简单、性能好而被广泛使用；JPEG和GIF格式的图像因为易于传输经常被作为隐写的载体。因此，针对这些隐写算法和载体的隐写分析技术具有重要的实际意义和应用价值。2、主动攻击主动攻击又叫做积极攻击[3]，如果看守不经过判断就对消息进行修改的攻击称为主

5、动攻击。例如在传输链路的某些环节设置所谓的主动卫士(activewarden)，其原理就是对通过的所有媒体信息进行某种处理，既不对信号产生任何可觉察的损伤，又使其中可能存在的隐蔽信息遭到破坏而无法提取，达到阻断隐蔽通信的目的。因此，所谓主动攻击，就是分析者直接在数字媒体中广泛引入干扰使得载体数据中可能存在的秘密信息无法提取而并不分析某一数字媒体中是否含有秘密信息。这类攻击要满足两个条件，即引入的干扰不能影响媒体的正常使用，同时不应该暴露积极攻击行为本身，亦即，要用尽可能弱的干扰对秘密信息造成尽可能强的损伤。3、隐写分析其他内容除了上述的被动攻击和主动攻击

6、外，隐写分析还包括估计嵌入信息量的多少，即对待检测载体，不仅要检测秘密信息的存在性，如果存在秘密信息，还要估计嵌入秘密信息的数量。更进一步，在隐写分析的基础上进一步提取秘密信息，在未知隐写算法和密钥的情况下还难以解决。8.2隐写分析评价指标2、适用性适用性指检测算法对不同嵌入算法的有效性，可由检测算法能够有效检测多少种、多少类隐写算法或嵌入算法来衡量。3、实用性实用性指检测算法可实际推广应用的程度，可由现实条件是否允许、检测结果是否稳定、自动化程度的高低和实时性等来衡量。其中实时性可以用隐写分析算法进行一次隐写分析所用时间来衡量，用时越短则实时性越好。4

7、、复杂度复杂度是针对隐写分析算法本身而言的，可由隐写分析算法实现所需要的资源开销、软硬件条件等来衡量。到目前为止，还没有人给出准确性、适用性、实用性和复杂度的定量度量，只能通过比较不同检测算法之间的实现情况和检测效果得出一个相对的结论。8.3隐写分析通用原型系统图8.2给出了图像隐写分析通用原型系统。隐藏秘密消息后的载体图像称为隐藏图像。将待检测图像输入后进行特征提取，根据图像的特征是否被改变以及改变的程度来判别图像是否隐藏了秘密消息。特征提取包括特征寻找与特征选择。根据特征提取与嵌入算法的关系，图像隐写分析有两条途径。一是针对某种具体的嵌入方法提取其专

8、有特征，根据这些专有特征进行判别，叫做专用隐写分析技术；二是寻找独立于具体的嵌入