A1数字水印技术与研究现状

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1、数字水印技术与研究现状1引言当前的信息安全技术大多是以密码学（Cryptography）理论为基础，无论是传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是通过控制文件的读取来实现，即对机密信息（明文）进行特殊的编码，形成不可识别的密码形式（密文），使非法用户不能解读。加密的根本目的是要保护信息内容的安全，防止非法访问敏感信息，但这种方法具有一定的局限性，因为仅靠密码技术完成多媒体数据的加密、认证和保护是远远不够的。随着计算机处理能力的快速提高，通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不可靠。加密只能保证数据在加密

2、状态下是安全的，数据一旦解密，就完全失去了保护。加密一方面妨碍了多媒体信息的传播，另一方面加密后的信息容易引起攻击者的好奇和注意，并且有被破解的可能。因此，要保护和控制网络上信息的安全，不能单纯依赖于密码的安全机制，而是需要研究新的方法来克服密码技术的不足，即加密内容被解密后无法控制的问题。2信息隐藏和数字水印2.1信息隐藏信息隐藏（InformationHiding）的基本思想源于古希腊的蜡版藏书，从中国古代的藏头诗、中世纪欧洲的栅格系统，到德国间谍的密写术等，其应用层出不穷。现在数字化技术的发展为古老的信息隐藏注

3、入了新的活力，提供了更加广阔的发展领域，也带来了新的机会。与密码技术不同的是，信息隐藏从信息安全的角度出发，将重要的信息隐藏于其他信息中以掩饰其存在。通过公开信息的传输来递送机密信息，目的是使隐藏的信息不泄露，也就是将信息由加密时的“不可读”变为“不可见”。对加密通信而言，可能的监测者或非法拦截者可以截取密文并进行破译，或将密文破坏后再发送，从而影响机密信息的安全。但对信息隐藏而言，可能的攻击者很难从公开信息中判断是否存在机密信息，更难截获机密信息，从而能保证秘密信息的安全。2.2数字水印最早出现的水印大约是1282

4、年意大利的纸水印，在造纸时使用加细线的模板，使得制造出来的纸张在细线处稍薄一些，通过透光能力的差异就可以显示水印图像。将水印应用到数字作品始于20世纪90年代初期，最早关注数字图像水印的是Tanaka等人，他们在1990年提出了在图像中加入秘密信息以确认图像所有权的思想，1993年Trikel等第一次明确地提出了“数字水印”这一概念，并描述了利用数字水印实现版权保护的方法。数字水印是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支，除了具备信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点和研究方法。数字水印是利用人类感觉器官HVS（H

5、umanVideoSystem）和HAS（HumanAudioSystem）的不敏感特性及多媒体数据中存在的冗余，通过一定的算法将秘密信息（Secretmessage）隐藏到宿主信息（Covermessage）中，且水印的添加不会影响原数据的内容和正常使用。嵌入到多媒体数据中的信息，可以是数字、序列号、文字、图像标志等，以起到版权保护、标识产品、秘密通信、验证归属权、鉴别数据真伪等作用。与加密技术不同，数字水印并不能阻止盗版活动的发生，而是通过检测在数字载体中加入的独特记号，即从中提取水印以监视被保护数据的传播、鉴别

6、数据的真伪、解决版权纠纷及为法庭提供证据。由于数字作品是在非加密状态下进行传递的，作为水印的信息通常是不可见（Invisible）或不可察觉（Imperceptible）的，但通过一些算法可以进行检测或提取。作为标识所有者身份的有效手段，数字水印对信息所有者是确定的，但对信息的使用者而言是充分隐蔽的。水印与原始载体（如图像、音频、视频数据、文本等）紧密结合并隐藏其中，既要保证水印信息的机密性，也要保证水印的完整性，即水印可经历一些不破坏原数据使用价值的操作而保存下来。按照不同的分类标准，数字水印具有不同的分类方式，常

7、见的有：（1）根据水印的嵌入结果可分为：可视水印与不可视水印；（2）根据水印的抗攻击性可分为：脆弱水印和鲁棒水印；（3）根据水印隐藏的位置可分为：空域水印和频域水印；（4）根据水印检测过程可分为：非盲水印和盲水印(非盲水印在检测过程中需要原始数据；而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据，盲水印对水印安全性更有意义。)；（5）根据水印的用途可分为：私有水印和公开水印；（6）根据水印嵌入与提取使用的密钥可分为：对称水印和非对称水印；（7）根据用途可分为：票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印；（8）根据

8、嵌入水印的载体可分为：图像水印、视频水印、音频水印和文本水印，近年还有学者提出软件水印、网格水印和数据库水印等新型水印。本文所研究的水印属于对称的不可见文本水印，也是具有鲁棒性的盲水印。3数字水印的特征和通用模型3.1数字水印的特征在数字水印系统中，隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失，从而也就失去了版权保护的功能，即表明这一系统是失败的。由此可