数字水印在电力系统数据保护方面的应用

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1、■避眦险燮l如塑塑兰!数字水印在电力系统数据保护方面的应用陈青连攀攀(上海理工大学光电信息学院上海市200093)摘要：随着网络信息技术的发展，数据的处理、存储、传输越来越普遍。由此带来的关键数据的安全成为一个重要问题。电力系统作为数据密集型行业，其数据量非常庞大，价值异常重要，电力调度、交易、销售、统计等数据安全性，直接关联着社会秩序的稳定。数字水印技术应运而生，它利用数字产品存在的冗余度来嵌入信息，可以实现数据的保护。针对电力系统数据安全问题，本文提出了一种基于字间距的文本数字水印算法，通过调整每个字符间距的磅值嵌入水印二进制序列，并对水印和密钥进行循环

2、异或加密。该算法有较强的鲁棒性、透明性和安全性，在数据防篡改等方面有很好的性能。关键词：电力系统；数据安全性；数字水印；数据防篡改中图分类号：TP311．1文献标识码：A1引言作为国有特大型企业，电力公司负责为经济社会发展提供电力保障，承担着投资、建设和经营输配电业务，从事电力购销业务，负责电力交易与调度等国计民生的重要工作任务。电力作为数据密集型行业，其数据量非常庞大，价值异常重要。电力调度、交易、销售、统计等数据的安全性，直接关联着社会秩序的稳定。电力信息化Il】的飞速发展，增加了电力数据的泄漏风险，对电力公司的数据保密圆网工作提出前所未有的严峻挑战。数

3、字水印技术，作为一种新的多媒体安全技术得到了发展。利用数字产品存在的冗余度来嵌入信息，所嵌入的水印信息对载体信息(即数字产品)没有本质上的影响。但是大部分数字水印相关的研究和研究成果都集中在图像、视频、音频等领域的研究上，有关文本数字水印的研究较少。有研究表明人类传播的信息量中有80％以上是通过文字承载的。已有的研究提出了一些文本数字水印的嵌入方案，对文本水印的研究主要是通过改变文本格式和文字结构来嵌入水印。包括：通过改变字符颜色【4】、字体围嵌入的水印，一个字符可嵌入一位甚至多比特位，容量较大，但水印的抗攻击性较差，容易通过工具栏改变字符破坏水印。基于文字

4、、句法结构网的算法，如拆分汉语文字结构f7】分词、改写技术嘲，通过对句子的结构进行转换来加入水印，如移动附加语句的位置，加入形式主语，主动改被动等。这类算法的水印不易被破坏，鲁棒性强，不足是，嵌入后的文本载体易发生语义改变的情况。通过对常用文本数字水印技术的分析，本文设计了一种基于字间距唧的文本数字水印算法。将重要信息，如个人隐私信息，版权信息等，转换为水印序列，并进行加密处理，然后通过改变文本的字间距的磅值来嵌入到文档中。由于字间距变化微小，远低于人眼观察水平，而且整体字间距变化总和为零，隐蔽性强。对水印进行加密处理，提高了算法的安全性。循环嵌入水印，对内

5、容进行少量的删改，也难以影响到水印的鲁棒性，仍能够完整提取出水印。2基于字间距的文本水印算法根据文献[10]所述，人眼无法辨认1，150英寸以26型竺塑苎工堂型鲥Q蛰■内的水平位移量，此间距为0．16993mm，本算法所采用的最大变化间距为0．1磅，约0．05405mm，低于人眼能察觉的最大间距，而且在增大某个字间距的同时减小相邻下一字符相同磅数的字间距值，算术累加和为0，使文档的页面在整体上看起来与原文一致。将水印与密钥分别转换为二进制序列，进行循环异或加密运算生成新的密文，根据上文所述原理，依次改变每个字符字间距磅值，实现密文的嵌入。2．1数字水印系统基

6、本模型图1水印嵌入过程图2水印提取过程一个完整的数字水印系统由两个基本的模块组成：水印嵌入模块和提取模块。水印嵌入模块负责将水印信号加入到原始载体数据中，如图1所示。水印检测与提取模块用来判断某一数据中是否含有指定的水印并将水印提取出来，如图2所示。2．2水印嵌入步骤水印的形式可采用序列水印，赋予生成的随机数序列有意义的内容，直接输入有意义的水印信息，包括汉字、字母或其它字符，通过水印预处理过程将水印转换为二进制序列。水印的加密为防止未经授权的检测与解码在水印中附加一个加密层面。本算法中的加密方法采用密钥循环对原始信息取模的方式。具体如下：嵌入步骤1：将输入

7、的待隐藏的有效水印信息和密钥转换为相应的二进制代码。取输入水印信息的每个字符的unicode，转换为二进制序列肘=m。m2m”％，取输入密钥的每个字符的unicode，转换为二进制序列K=后。

8、i}2j}¨南。。嵌入步骤2：将水印序列与密钥序列进行一对一循环异或加密，得到加密后的水印新序列Q印，q刃”gp，9。∈{0，1)，1≤s≤p，r：珥似X◇，曲。1打坫。后@一1)mod(p+1))p≥gq2{1≤s≤r(1){南s圆m(G一1)mod函+1)k喀印加密水印序列的嵌入嵌入步骤3：遍历文档，标记字符位置为j，嵌入水印。(1)若hi_1，将j位置字符字间距

9、加大0．1磅，将i+1位置字符字间距减小0．1磅。(