淺析信息隱藏

　　摘 要：本文從信息隱藏的基本原理出發(fā)，介紹了信息隱藏的分類(lèi)及其應(yīng)用，尤其是數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：信息安全 信息隱藏 數(shù)字水印 加密
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)09(a)-0015-01
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種重要信息需要安全的傳遞，比如：政府信息、商務(wù)信息、個(gè)人隱私等，從而信息隱藏逐步受到重視。信息隱藏是對(duì)信息存在本身以及信息存在位置加以隱藏，從而達(dá)到保密的效果，信息隱藏技術(shù)是有效地解決信息安全問(wèn)題的重要手段之一。
　　
　　1 信息隱藏的基本原理
　　信息隱藏就是將保密信息隱藏于另一非保密載體中，以不引起檢查者的注意。這里的載體可以是圖像、音頻、視頻，也可以是信道，甚至可以是某套編碼體制或整個(gè)系統(tǒng)。從狹義上看，信息隱藏就是將某一機(jī)密信息秘密隱藏于另一公開(kāi)的信息中，然后通過(guò)公開(kāi)信息的傳輸來(lái)傳遞機(jī)密信息。
　　信息隱藏的基本原理是[1]：若A打算秘密傳遞一些信息給B，A需要從一個(gè)隨機(jī)消息源中隨機(jī)選取一個(gè)無(wú)關(guān)緊要的消息c，當(dāng)這個(gè)消息公開(kāi)傳遞時(shí)，不會(huì)引起懷疑，稱(chēng)這個(gè)消息c為載體對(duì)象。把需要秘密傳遞的信息m隱藏到載體對(duì)象c中，此時(shí)，載體對(duì)象c就變?yōu)閭窝b對(duì)象c＇。秘密信息的嵌入過(guò)程需要密鑰，此密鑰稱(chēng)為偽裝密鑰。載體對(duì)象是正常的，不會(huì)引起懷疑，偽裝對(duì)象與載體對(duì)象無(wú)法區(qū)分，無(wú)論從感觀上，還是從計(jì)算機(jī)的分析上，不可視通信的安全性取決于第三方有沒(méi)有能力將載體對(duì)象和偽裝對(duì)象區(qū)別開(kāi)來(lái)，對(duì)偽裝對(duì)象的正常處理，不應(yīng)破壞隱藏的信息。
　　信息隱藏不同于傳統(tǒng)的加密，因?yàn)槠淠康牟辉谟谙拗普５馁Y料存取，而在于保證隱藏?cái)?shù)據(jù)不被侵犯和發(fā)現(xiàn)。另外，由于信息隱藏必須考慮隱藏的信息在經(jīng)歷各種環(huán)境、操作之后，仍需具有免遭破壞的能力；因此，信息隱藏技術(shù)必須考慮正常的信息操作所造成的威脅，使機(jī)密資料對(duì)正常的數(shù)據(jù)操作技術(shù)具有免疫能力。所以信息隱藏應(yīng)具有的特征[2]主要有魯棒性、不可感知性、安全性、無(wú)歧義性、隱藏能力等。其中魯棒性是指抗拒各種信號(hào)處理操作和惡意攻擊的能力，在隱蔽載體不產(chǎn)生明顯降質(zhì)的前提下，所隱藏的信息仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別。無(wú)歧義性是指數(shù)字水印所確定的版權(quán)信息能夠被惟一確定地鑒別，不會(huì)發(fā)生多重所有權(quán)的糾紛，以判定數(shù)字作品的真正所有者。在滿足魯棒性和不可感知性的前提下，信息隱藏容量足夠大。
　　
　　2 信息隱藏的分類(lèi)
　　信息隱藏可以分為：無(wú)密鑰信息隱藏、私鑰信息隱藏和公鑰信息隱藏。
　　無(wú)密鑰信息隱藏分為偽裝對(duì)象和提取兩個(gè)過(guò)程，雙方約定嵌入算法和提取算法，算法要求保密。對(duì)一個(gè)五元組Σ=〈C，M，C＇，D，E〉，其中C是所有可能載體的集合，M是所有可能秘密消息的集合，C＇是所有可能偽裝對(duì)象的集合。其中E：C×M→C＇是嵌入函數(shù)，D：C＇→M是提取函數(shù)。若對(duì)所有m∈M和c∈C，恒有D(E(c，m))=m，則稱(chēng)該五元組為無(wú)密鑰信息隱藏系統(tǒng)。
　　不同的嵌入算法，對(duì)載體的影響不同。選擇最合適的載體，使得信息嵌入后影響最小，即載體對(duì)象與偽裝對(duì)象的相似度最大。無(wú)密鑰信息隱藏系統(tǒng)，違反了Kerckhoffs準(zhǔn)則。對(duì)一個(gè)六元組Σ=〈C，M，K，C＇，DK，EK〉，其中K是所有可能密鑰的集合，EK：C×M×K→C＇是嵌入函數(shù)，DK：C＇×K→M是提取函數(shù)。若對(duì)所有m∈M，c∈C和k∈K，恒有DK(EK(c，m，k)，k)=m，則稱(chēng)該六元組為私鑰信息隱藏系統(tǒng)私鑰的傳遞。
　　公鑰信息隱藏類(lèi)似于公鑰密碼。通信各方使用約定的公鑰體制，各自產(chǎn)生自己的公開(kāi)鑰和私密鑰，將公開(kāi)鑰存儲(chǔ)在一個(gè)公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，通信各方可以隨時(shí)取用，私密鑰由通信各方自己保存，不予公開(kāi)。
　　
　　3 信息隱藏的應(yīng)用
　　信息隱藏的應(yīng)用包括：偽裝式隱蔽通信、數(shù)字水印和用于數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)。
　　偽裝式保密通信利用人類(lèi)感知系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的冗余，載體可以是任何一種多媒體數(shù)據(jù)，如音頻、視頻、圖像、甚至文本、數(shù)據(jù)等，被隱藏的信息也可以是任何形式，這種方法主要用于軍隊(duì)和安全部門(mén)。
　　數(shù)字水印技術(shù)[2]，是指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)容中嵌入不明顯的記號(hào)。被嵌入的記號(hào)通常是不可見(jiàn)或不可察的，但是通過(guò)計(jì)算操作可以檢測(cè)或者被提取。水印與源數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并隱藏其中，成為源數(shù)據(jù)不可分離的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價(jià)值或商用價(jià)值的操作而存活下來(lái)。
　　多媒體通信業(yè)務(wù)和數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的迅猛發(fā)展給信息的廣泛傳播提供了前所未有的便利，各種形式的多媒體作品包括視頻、音頻、動(dòng)畫(huà)、圖像等等紛紛以網(wǎng)絡(luò)形式發(fā)布，但副作用也十分明顯：任何人都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輕易的取得他人的原始作品，尤其是數(shù)字化圖像、音樂(lè)、電影等等，甚至不經(jīng)作者的同意而任意復(fù)制、修改，從而侵害了創(chuàng)作者的著作權(quán)。從目前的數(shù)字水印系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看，基本上可以分為以下幾類(lèi)。
　　所有權(quán)確認(rèn)：多媒體作品的所有者將版權(quán)信息作為水印加入公開(kāi)發(fā)布的版本中。侵權(quán)行為發(fā)生時(shí)，所有人可以從侵權(quán)人持有的作品中認(rèn)證他所加入的水印作為所有權(quán)證據(jù)。這要求這類(lèi)水印能夠經(jīng)受各種常用的處理操作，比如對(duì)于圖像而言，要能夠經(jīng)受各種常用的圖像處理操作，甚至像打印/掃描這樣的操作。
　　來(lái)源確定：為防止非授權(quán)的拷貝，出品人可以將不同用戶的有關(guān)信息（如用戶名、序列號(hào)、城市等等）作為不同水印嵌入作品的合法拷貝中。一旦發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的拷貝，可以從此拷貝中提取水印來(lái)確定他的來(lái)源。這要求水印可以經(jīng)受諸如偽造、去除水印的各種企圖，主要包括多拷貝聯(lián)合攻擊去除或偽造水印陷害第三方。
　　完整性確認(rèn)：當(dāng)多媒體作品被用于法庭、醫(yī)學(xué)、新聞及商業(yè)時(shí)，常需要確定它們的內(nèi)容有沒(méi)有被修改、偽造或特殊處理過(guò)。這時(shí)可以通過(guò)提取水印，確認(rèn)水印的完整性來(lái)證實(shí)多媒體數(shù)據(jù)的完整。
　　隱式注釋?zhuān)罕磺度氲乃〗M成內(nèi)容的注釋。比方說(shuō)，一副照片的拍攝時(shí)間和地點(diǎn)可以轉(zhuǎn)換成水印信號(hào)作為此圖像的注釋。
　　使用控制：在一個(gè)限制試用軟件或預(yù)覽多媒體作品中，可以插入一個(gè)指示允許使用次數(shù)的數(shù)字水印，每使用一次，就將水印自減一次，當(dāng)水印為0時(shí)，就不能再使用，但這需要相應(yīng)硬件和軟件的支持。
　　用于版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印將版權(quán)所有者的信息，嵌入在要保護(hù)的數(shù)字多媒體作品中，從而防止其他團(tuán)體對(duì)該作品宣稱(chēng)擁有版權(quán)，用于盜版跟蹤的數(shù)字指紋：同一個(gè)作品被不同用戶買(mǎi)去，售出時(shí)不僅嵌入了版權(quán)所有者信息，而且還嵌入了購(gòu)買(mǎi)者信息，如果市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)盜版，可以識(shí)別盜版者。
　　
　　4 結(jié)語(yǔ)
　　信息隱藏是一個(gè)多學(xué)科的技術(shù)體系。在數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化得今天，信息隱藏為信息安全提供了一定保障。由于信息隱藏比單純的密碼加密多了一層保護(hù)，使得它的應(yīng)用前景十分廣闊。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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