信息安全技术基础 张浩军杨卫东谭玉波等编著 第10章.pptx

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1、第10章信息隐藏与数字水印技术学习目标信息隐藏的工作原理及实现方法数字水印的应用及实现方法本章主要讲解信息隐藏技术和数字水印技术，介绍信息隐藏和数字水印的相关概念、应用、实现方法。2如何建立隐秘信道传输秘密信息？3目录10.1信息隐藏技术10.2数字水印技术410.1信息隐藏技术信息隐藏就是利用特定载体中具有随机特性的冗余部分，将有特别意义的或重要的信息嵌入其中掩饰其存在，嵌入的秘密信息称为隐藏信息，嵌入秘密信息后的载体称隐藏载体。510.1信息隐藏技术“囚犯问题”关押在两地的两个囚犯Alice和Bob，他们可以通过监狱看守进行正常的书信交流，而监狱看守者Wil

2、lie则作为书信审核者（隐藏信息分析者），查看书信中是否有商议越狱等信息存在。此时A1ice和Bob的目的是利用隐写系统（书信中隐藏秘密信息）传输越狱计划，并使得看守者Willie无法轻易发现通信中的秘密，同时为防止因Willie对通信消息的轻微修改而导致隐藏信息的不可提取，隐写系统要求对小的变形具备一定的稳健性。610.1信息隐藏技术隐蔽性：透明性、不可见性，在特定载体中嵌入秘密信息后在不引起所嵌入信息质量下降的前提下，不显著改变隐藏载体的外部特征。不可检测性：指嵌入秘密信息后载体与原始载体具有一致的特性。鲁棒性：指不因隐藏载体（如图像）的某种改动而导致隐藏信

3、息丢失的能力，这里所谓“改动”包括传输过程中对载体进行的一般信号处理（如滤波、增强、重采样、有损压缩等）、一般的几何变换（如平移、旋转、缩放、分割等）和恶意攻击等。710.1信息隐藏技术自恢复性：指经过了一些操作和变换后，可能会使隐蔽载体受到较大的破坏，如果只留下部分的数据，在不需要宿主信号的情况，却仍然能恢复隐藏信息的特征就是所谓的自恢复性。安全性：指隐藏算法有较强的抗攻击能力，即隐藏算法必须能够承受一定程度的人为攻击，保证隐藏信息不会被破坏。810.1信息隐藏技术910.1信息隐藏技术图像中嵌入信息方法一般分为空域（或时域）方法及变换域方法。空域替换方法是用

4、需隐藏的信息替换载体信息中的冗余部分。一种简单的替换方法就是用隐藏信息位替换载体中最不重要的位，将秘密数据转换成0、1比特流，然后将其藏入到图像时域数据的最低比特上。例如把一个灰度图像的某个像点的灰度值由190变成191，人的肉眼是看不出来的。信息嵌入过程，即选择一个载体元素子集，例如每个元素代表一个像点的灰度，然后在子集上执行替换操作，即把子集元素的最不重要位（如最低位）替换为隐藏信息位，提取过程直接提取隐藏载体集合元素对应的位。1010.1信息隐藏技术采用变换域技术，即在载体图像的显著区域隐藏信息，在伪装系统中，在信号频域中嵌入信息比在空域中嵌入信息具有更好

5、的健壮性，能够更好地抵御攻击，如压缩、裁剪和一些图像处理。典型的变换方法如使用离散余弦变换（DCT）、小波变换等方法在图像中嵌入信息，变换可以在整个图像上进行，也可以对整个图像分块后操作。当然图像中能够隐藏的信息数量和可以获得的健壮性之间存在着矛盾。1110.1信息隐藏技术例如，使用DCT变换隐藏信息，DCT变换是著名有损数字图像压缩系统JPEG系统中使用的方法，JPEG首先将要压缩的图像转换为YCbCr颜色空间，并把每一个颜色平面分割成88的像素块，然后对所有块进行DCT变换。利用JPEG压缩过程隐藏信息时，每一块精确编码一个秘密信息位，如使用DCT变换中两

6、个系数，确定系数在图像块中位置后，利用两个系数大小关系编码秘密比特位，如第一个系数大于第二个系数编码“1”，否则编码“0”，若系数关系不满足编码位要求，交换两个系数。12如何保护数字媒体版权？13目录10.1信息隐藏技术10.2数字水印技术1410.2数字水印技术数字产品具有易修改、易复制、易窃取的特点，因此，数字知识产权保护就成为基于网络数字产品应用迫切需要解决的实际问题。数字水印（DigitalWatermark）是指嵌入在数字产品中的、不可见、不易移除的数字信号，可以是图像、符号、数字等一切可以作为标识和标记的信息，其目的是进行版权保护、所有权证明、指纹（

7、追踪发布多份拷贝）和完整性保护等。1510.2数字水印技术鲁棒性：指嵌入数字水印的媒体在受到无意损害或蓄意攻击后，仍然能够提取出数字水印，如加入图像中的水印必须能够承受施加于图像的变换操作（如加入噪声、滤波、有损压缩、重采样、D/A或A/D转换等），不会因变换处理而丢失，水印信息经检验提取后应清晰可辨。不可见性（透明性）：数字水印不应影响宿主媒体的主观质量，如嵌入水印的图像不应有视觉质量下降，与原始图像对比，很难发现二者区别。安全性：数字水印应能抵御各种攻击，必须能够惟一地标识原始图像的相关信息，任何第三方都不能伪造他人的水印信息。1610.2数字水印技术17图

8、数字水印嵌入和检测模型1