Android移動平臺中的信息隱藏系統(tǒng)設計

施燕　王璐

摘要：Android系統(tǒng)已經(jīng)成為目前最主流的智能平臺，為國內外廣泛使用。該文提出一種基于Android平臺的信息隱藏系統(tǒng)設計方法，可用于秘密信息的隱秘傳輸。結合Android平臺自身的特點，討論和分析了基于BMP和JPEG圖像的信息隱藏系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，并給出參考設計方案，該系統(tǒng)在Android平臺上運行。

關鍵詞：Android；信息隱藏；BMP24；JPEG

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）09-2064-02

信息隱藏技術是將秘密信息隱藏在某種載體之中，在載體的掩護掩護進行秘密信息傳送，使得秘密信息不可見，有利于提高信息的安全性和保密性。目前信息隱藏技術在保證國家政治、軍事、經(jīng)濟信息在公共網(wǎng)絡中安全、可靠、迅速地傳遞和共享方面有著顯著作用。

隨著計算機硬件的迅速發(fā)展，并行破解性能的大大提高以及隱寫分析學的發(fā)展，攻擊者對信息隱藏的分析破解能力不斷提高。因此，人們著手研究將信息隱藏在那些不易被攻擊者發(fā)覺的載體中從而避開攻擊者的注意力，如此通過載體的掩護來保證信息的保密性和安全性。隱藏是將秘密信息隱藏在載體信息中，并且不破壞載體的信息，攻擊者不能通過感官地判斷他所監(jiān)控的信息中是否含有秘密信息。因此信息隱藏技術已經(jīng)成為信息安全的焦點。

Android系統(tǒng)是一個完整、開放、免費及安全的系統(tǒng)，有很強的適用性。然而，android系統(tǒng)中的信息隱藏技術目前很少見，研究和開發(fā)相關技術較為迫切。數(shù)字圖像是系統(tǒng)中很常見的媒體，所以將圖片作為載體，把秘密信息隱藏在其中再進行傳輸能很好地保證信息的機密性。對于接收方來說，只需要通過相應的提取算法便可將隱藏在圖片文件中的機密信息提取、還原出來。

1 Android系統(tǒng)

Android系統(tǒng)是一個開放平臺，基于Linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)中包含了公共主件和關鍵應用。Android平臺最顯著的特點是其開放性，允許任何移動終端廠商加入到Android聯(lián)盟中來，有利于Android系統(tǒng)的開發(fā)。此外上層軟件的開發(fā)使用的編程語言是面向對象的Java語言，為Android提供了豐富的軟件資源。圖1為其整體框圖：

1）最上層部分是應用程序層，Android版本的發(fā)布會同一系列核心的應用程序包一同發(fā)布，例如電話功能、E-mail客戶端、瀏覽器、SMS短信、聯(lián)系人管理程序，地圖等。這些應用程序都是使用Java語言編寫的，并且這些應用程序都是可以被開發(fā)人員開發(fā)的其他應用程序所替換，不像其他手機操作系統(tǒng)一樣吧系統(tǒng)軟件固定在系統(tǒng)內部，增加了Android系統(tǒng)的靈活性和個性化。

2）其次是應用程序框架層，我們知道Android是一個開放的開發(fā)平臺，能夠開發(fā)極其豐富和新穎的應用程序。所以開發(fā)人員能夠自由地使用設備的硬件，訪問位置信息，運行后臺服務，設置鬧鐘，添加狀態(tài)欄的提醒等。應用程序框架層就包含了在開發(fā)過程中使用的到的公共組件。

3）綠色部分是系統(tǒng)運行層，包含一些C/C++庫，這些庫可供Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過應用程序框架提供給開發(fā)者，核心庫主要包括系統(tǒng)C庫、媒體庫、SurfaceManager（顯示子系統(tǒng)的管理）、LibWebCore（Web瀏覽器引擎用，支持可嵌入的web視圖。

4）最底層是Linux內核層， Android是基于Linux kernel上的，但并不是GNU/Linux其核心。Android的linux內核控制的系統(tǒng)服務有安全、存儲器管理、內存管理、進程管理、網(wǎng)絡堆棧以及驅動程序模型都依賴于Linux內核 ，Linux核心在硬件層和軟件層之間建立了一個硬件抽象層，使安卓框架和linux內核隔開，這樣android不必過度依賴linux內核，達到內核獨立的效果，也讓開發(fā)者在開發(fā)時不必考慮驅動程序的實現(xiàn)，為開發(fā)者開發(fā)應用程序提供便利。

2 信息隱藏簡介

目前流行的信息隱藏系統(tǒng)有很多，常見的方法是基于空域的信息隱藏和基于變換域的隱藏，分別可用于空域圖像和壓縮圖像。下面分別介紹空域隱藏算法和DCT域隱藏算法。

2.1 空域隱藏算法

典型的有LSB算法，全稱最低有效位算法。將隱藏信息和載體信號都視為比特流序列，在嵌入過程中，用隱藏信息的比特值替換載體信號中最不重要的比特值，即可保證嵌入的信息是不可見的。該隱藏算法具有透明性好、隱藏容量大的優(yōu)點，但是由于使用了圖像不重要的像素位，算法的魯棒性差，隱藏信息也很容易為濾波、圖像量化、幾何變形的操作破壞。另外一個常用方法是利用像素的統(tǒng)計特征將信息嵌入像素的亮度值中.

2.2 DCT域隱藏算法

JPEG是最為常見的圖片格式，DCT變換是JPEG壓縮采用的重要技術之一，在DCT變換系數(shù)（DCT域）上隱藏信息是常見的信息隱藏技術。將隱藏信息視為比特流，在嵌入過程中，通過改變圖像的DCT系數(shù)來實現(xiàn)信息隱藏，常見的DCT域隱藏算法有JSteg、F3、F4、F5、OutGuess和MB等。在本文中，通過改變選定DCT系數(shù)的奇偶性來隱藏信息。

3 Android信息隱藏設計

由于，Android對java中的圖像處理不支持，因此，在本文中：對于BMP24，采用自己編寫的BMP24圖像編解碼函數(shù)對BMP24圖像進行信息隱藏；對于JPEG，由于其編解碼較復雜，則通過在linux系統(tǒng)下調用jpeglib庫來獲取DCT系數(shù)，采用c語言實現(xiàn)DCT域的信息隱藏，為了讓其能在android系統(tǒng)下使用，我們需要用到NDK對jpeglib庫的移植與編譯，用JNI調用c函數(shù)實現(xiàn)信息隱藏。

3.1 BMP24圖像空域隱藏實現(xiàn)流程

1）解碼BMP24載體圖像，得到其圖片文件的像素數(shù)據(jù)；

2）對于選取的每一個像素的灰度值，若其LSB與要嵌入的隱藏信息比特相同，不對其進行更改，否則，執(zhí)行下一步；

3）用秘密信息比特取代原灰度值的LSB，而高七位保持不變；

4）對修改后的像素數(shù)據(jù)編碼得到含密圖像；

3.2 JPEG圖像DCT域隱藏實現(xiàn)流程

1）使用NDK移植和編譯jpeglib庫；

2）調用jpeglib庫jpeg載體圖像的DCT系數(shù)

3）對于選取的DCT系數(shù)（此處我們采用中頻系數(shù)，因為低頻系數(shù)攜帶圖像的重要信息，而高頻系數(shù)則大部分為0，故不隱藏），若為0，則跳過，不隱藏信息，否則，執(zhí)行下一步；

4）如果秘密信息比特為1，若對應的DCT系數(shù)為偶數(shù)，則將其加1變?yōu)槠鏀?shù)；否則，若DCT系數(shù)為奇數(shù)，則將其加1變?yōu)榕紨?shù)（注：在此之前還需先判斷DCT系數(shù)是否為-1，為-1則將其減1

5）在linux下編譯并產(chǎn)生.SO文件

6）在Andorid項目中通過JNI本地調用c文件實現(xiàn)信息隱藏

4 總結

目前，大多數(shù)信息隱藏技術都是基于PC機的，基于android系統(tǒng)中的信息隱藏技術則很少見?；赑C機的信息隱藏，很容易被隱寫分析，這些隱寫分析工具卻難以應用到android系統(tǒng)中，具有更強的安全性。基于android系統(tǒng)的信息隱藏一方面可以讓我們隨時隨地獲得圖像載體，另一方面android系統(tǒng)安全性能高，可以有效防止信息截獲與分析，同時，android系統(tǒng)的傳輸方式多樣，有利于我們將保密信息傳送給接收方。因此，基于andorid系統(tǒng)的信息隱藏技術具有非常大的應用前景。

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