信息隐藏技术概念

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信息隐藏技术概述

信息隐藏技术(Information Hiding Technology),也称为信息伪装技术,是一门近年来蓬勃发展,已逐渐引起人们关注的学科。它是利用人类感觉器官对数字信号的感觉冗余,将一个消息(秘密信息)隐藏在另一个消息(非秘密信息)之中,实现隐蔽通信或隐蔽标识
信息隐藏技术所解决的安全有两方面的含义:一是可以公开媒体信息(非秘密信息)在版权和使用权上的安全;二是秘密信息在传输和存储中的安全。

信息隐藏技术的原理

信息隐藏技术的基本思路

    • 尽可能地将信息隐藏在公开消息中
    • 尽可能不让对手发现任何破绽
    • 尽可能地发现破坏对手利用信息隐藏技术隐藏在公开消息中的机密信息

信息隐藏技术的分类

根据不同的应用场合的需求,信息隐藏技术分为隐写技术数字水印技术两个分支。依据信息隐藏协议来分,信息隐藏技术还可以分为无密钥信息隐藏私钥信息隐藏公钥信息隐藏,如下图所示:

隐写技术(Steganography)

    隐写术作为信息隐藏技术的一个重要应用领域,又分为**传统的物理隐写技术**和**现代的隐写技术**,研究的重点是如何实现信息伪装。传统的物理隐写技术最典型的方法是利用化学药水的密写。
数据隐写技术可以分为6类:
  1. 替换系统:使用秘密信息隐蔽于宿主的冗余信息部分;
  2. 变换域技术:在信号的变换域中嵌入秘密信息(比如在频域或时域中);
  3. 扩展频普技术:利用信息扩频通信的原理来实现秘密信息隐藏;
  4. 失真技术:通过信号处理过程中的失真来保存信息,在解密时通过测量与原始信息载体的偏差以恢复秘密信息;
  5. 载体生成方法:通过对信息进行编码以生成用于秘密通信的伪装载体,以隐蔽秘密信息;
  6. 统计方法:通过改装伪装载体的若干统计特性对信息进行编码,并在提取过程中使用假设检验方法来达到恢复秘密信息。

数字水印技术(Digital Watermarking Technology)

数字水印技术并不是控制信息的被使用,而是通过信息隐藏技术,为数字媒体信息打上一个永久性的标志,研究的重点是隐藏的标志的稳健性。不论如何传播,标志都不会消失。因此,作为加密技术的补充,数字水印可望在技术上为数字信息及其所有者权益提供有效的保护工具。值得注意的是,数字水印和加密技术是两种不同的手段,二者并不互相排斥。

无密钥信息隐藏技术

在无密钥信息隐藏中,信息隐藏系统不需要预先交换一些秘密信息(如密钥),信息的隐藏和提取是按照事先设计好的算法和过程来进行的,其安全性完全由隐藏和提取算法的秘密性来保证。

私钥信息隐藏技术

在无密钥信息隐藏中,信息隐藏系统不需要预先交换一些秘密信息(如密钥),信息的隐藏和提取是按照事先设计好的算法和过程来进行的,其安全性完全由隐藏和提取算法的秘密性来保证。

公钥信息隐藏技术

公钥信息隐藏技术类似于公钥密码技术,公钥信息隐藏不需要密钥的交换。
在公钥信息隐藏技术中,存在两个密钥:私钥和公钥。公钥用于公钥信息隐藏过程,而私钥用来提取隐藏的信息。

古代隐写术概述

技术性的

  1. 头发掩盖信息
  2. 使用书记板隐藏信息
  3. 将信函隐藏在信使的鞋底、衣服的皱褶中,妇女的头饰和首饰中等
  4. 采用无形的墨水在特定字母上制作非常小的斑点(17世纪)
  5. 微缩胶片(1860年)
  6. 使用化学方法的隐写术
  7. 在艺术作品中的隐写术

语言学的

现代信息隐藏技术

LSB方法

LSB(Least Significant Bits)方法:通过替换载体信息中的最不重要位实现敏感信息隐藏。提取时只有知道隐藏信息嵌入的位置才能成功提取隐藏信息。这种方法简单,但鲁棒性较差。
鲁棒是Robust的音译,也就是健壮和强壮的意思。它也是在异常和危险情况下系统生存的能力。比如说,计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下,能否不死机、不崩溃,就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”,也是指控制系统在一定(结构,大小)的参数摄动下,维持其它某些性能的特性。
  • 嵌入过程:载体图像像素最低位全部置零,再将水印二值序列依次加到各像素值上。
  • 提取过程:对伪装图像各像素值进行模2运算。

变换域隐写

数字水印技术

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