一種基于文本和表情符號的信息隱藏算法

周 苑，周 巖

(河南工程學(xué)院 計算機(jī)學(xué)院，河南 鄭州 451191)

隨著電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銀行、網(wǎng)絡(luò)聊天等與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，越來越多的重要信息需要保密和安全傳輸，然而信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中卻存在各種安全隱患,所以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何能夠安全隱秘地通信成為網(wǎng)絡(luò)研究的一項重要內(nèi)容.

信息隱藏技術(shù)(Information hiding)是在傳統(tǒng)密碼學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門涉及信息論、密碼學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等多種學(xué)科的綜合性學(xué)科.信息隱藏技術(shù)利用人類感覺器官對數(shù)字信號的感覺冗余，將一個消息隱藏在另一個普通消息中，由于隱藏后的消息的外部表現(xiàn)只是普通消息的外部特征，故并不改變普通消息的外部特征和使用價值[1]，從而保證了信息在傳遞過程中的保密性和安全性.信息隱藏技術(shù)將待隱藏的秘密信息稱為嵌入對象，將用于嵌入隱藏信息的公開信息稱為載體對象，通過使用特定的隱藏算法，將嵌入對象添加到可公開的載體對象中生成隱藏對象，為信息的嵌入過程；使用相反的方法從隱藏對象中提取嵌入對象的過程則為提取過程，其基本原理如圖1所示.

圖1 信息隱藏系統(tǒng)Fig.1 Information hiding system

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，人們相互交流信息的主要形式是文本，而目前對文本信息的隱藏方式主要有基于語法、基于語義和基于格式3種.基于語法結(jié)構(gòu)的信息嵌入方式主要通過移動附加語的位置、加入形式主語、將主動句式變?yōu)楸粍泳涫郊安迦搿巴该鞫陶Z”等形式進(jìn)行信息隱藏，這種方法使句法結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，容易因不符合常規(guī)用法而引起攻擊者的懷疑，信息容量也不高.基于語義的信息嵌入方式主要通過同義詞替換手段進(jìn)行信息隱藏，由于漢語的多義性等特點，隱藏對象極易因不合邏輯或語義不連貫等引起攻擊者的注意，魯棒性較差.而基于格式的信息隱藏主要通過調(diào)整行間距、字間距、改變字符特征(字體、顏色、大小、下劃線等)等手段嵌入信息，這種方法嵌入的信息量有限，不能抵御格式攻擊.根據(jù)文獻(xiàn)[2]的工作，本研究提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)聊天的信息隱藏方法，增大了存儲容量，與文獻(xiàn)[2]的方法相比，本方法更接近實際應(yīng)用，隱蔽性更好.

1 基于網(wǎng)絡(luò)聊天的信息隱藏的設(shè)計思想

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，聊天雙方可通過文本、語音、視頻等手段進(jìn)行信息交流，有時候為了快速便捷地表達(dá)一些語義，往往還會進(jìn)行表情符號的傳遞.為了在聊天時使交流的一些重要信息保密、不被他人獲取，可以在聊天的過程中綜合利用表情符號、空格和標(biāo)點符號等多種手段同步嵌入秘密對象，將隱藏對象發(fā)送給聊天的接受者.接受者在接收到隱藏對象后進(jìn)行解密，得到嵌入的隱蔽信息.隱藏對象在外觀特征上和普通的聊天信息無任何不同，由此可達(dá)到隱蔽通信的目的.

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，由于聊天者習(xí)慣的不同，所以在聊天語句的構(gòu)成上有著多種不同的情況，如是否使用表情符號、表情符號放在句首還是句尾、表情符號和內(nèi)容之間是否添加空格等，也可以通過不同的表情符號傳遞一些特定的隱蔽信息.這些情況從視覺角度來看沒有任何特殊的地方，本研究基于這些特點，提出了網(wǎng)絡(luò)聊天中的信息隱藏方法，總體設(shè)計遵循定義1～5.

定義1：若表情符號出現(xiàn)在句首，則代表“1”，出現(xiàn)在句尾則代表“0”.

定義2：根據(jù)表情符號前后是否有空格出現(xiàn)，可隱藏兩位信息，如前后均無空格代表“00”，前無空格后有空格代表“01”，前有空格后無空格代表“10”，而前后均有空格則代表“11”.

定義3：句尾有標(biāo)點符號代表“1”，否則代表“0”.

定義4：字體顏色可設(shè)置為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、黑其中的一種，可隱藏000，001，010，011，100，101，110或111其中的一種信息.

定義5：根據(jù)聊天內(nèi)容字符數(shù)的奇偶性隱藏1位信息，若字符數(shù)為奇數(shù)，代表隱藏“1”；若字符個數(shù)為偶數(shù)，代表隱藏“0”.

2 隱藏算法設(shè)計

輸入:任意的聊天文本M和待隱藏的消息W;輸出:嵌入隱藏信息后的文本M＇ .步驟如下：

(1)發(fā)送者和接受者定義相同的文本顏色，規(guī)定相同的密鑰.(2)發(fā)送者將二進(jìn)制信息通過軟件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列，并將其按字節(jié)分組.(3)取字節(jié)的第一位，判斷是1還是0.根據(jù)表情符號的位置，若為1，則將表情符號放在句子開頭；若為0，則將表情符號放在句子的結(jié)尾.(4)取字節(jié)的第2,3位，判斷其值.根據(jù)表情符號前后的空格，若為“00”則表情符號前后均無空格；若為“01”則表情符號前無空格，后有空格；若為“10”則表情符號前有空格，后無空格；若為“11”則將前后均設(shè)空格.(5)取字節(jié)的第4,5,6位，判斷其值.根據(jù)其值為文本設(shè)置不同的顏色值，取#ff0000，#ffa500，#ffff00，#00ff00，#00ffff，#0000ff，#ff00ff，#000000中的一種.(6)取字節(jié)的第7位，判斷是1還是0.根據(jù)其值輸入一條隨意的聊天語句，字符數(shù)的奇偶性與該位保持一致.(7)取字節(jié)的第8位，判斷是1還是0.若值為1，則根據(jù)語句加上相應(yīng)的標(biāo)點符號“.”或“？”；若為0，則不加標(biāo)點符號.(8)將含密文本發(fā)送給接受者.(9)重復(fù)第(3)～(8)步，直至將所有的隱秘信息傳送完畢.

提取隱藏信息的過程則為隱藏過程的逆過程.接受者查看接收到的每條消息表情符號的位置，若在句首，字節(jié)數(shù)組第一個元素存儲“1”，否則存儲“0”；根據(jù)表情符號前后空格的情況，將提取的信息寫入數(shù)組的第2,3元素；根據(jù)文本的顏色，提取三位信息，寫入字節(jié)數(shù)組的第4,5,6元素；查看含密文本的字符數(shù)的奇偶性，若為奇數(shù)，則將“1”寫入字節(jié)數(shù)組的第七元素，否則寫入“0”；最后根據(jù)是否有標(biāo)點符號，將“1”或“0”寫入字節(jié)數(shù)組.

3 程序?qū)崿F(xiàn)

作為一種信息隱藏技術(shù)，不僅要在理論上可行，還要在程序上實現(xiàn)，并且需要實際驗證才能得出可靠的結(jié)論.網(wǎng)絡(luò)聊天時信息隱藏程序的實現(xiàn)也比較簡單，如圖2所示.信息提取過程則為該過程的逆過程.

圖2 信息隱藏流程Fig.2 Information hiding process

4 實驗與分析

下面通過一個具體實例來說明信息的隱藏和提取過程.假定在A和B的通信中，需要隱藏信息“避”，首先將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列“1011000111011100”，按字節(jié)分為兩組，發(fā)送兩條消息將信息隱藏，如圖3所示.

圖3 聊天信息Fig.3 The messages of chat

當(dāng)接收者收到聊天信息后，首先根據(jù)表情符號的位置和前后的空格情況得到前三個比特位的信息“101”，然后根據(jù)文本顏色青色判斷緊接著的三個比特位信息為“100”，再根據(jù)文本字符個數(shù)判斷奇偶性，寫入第七比特位信息“0”，最后根據(jù)標(biāo)點符號寫入“1”.第二條聊天語句用相同的方法處理.最后，接受者從兩條聊天語句中獲取隱藏的秘密信息“1011000111011100”，再進(jìn)行對應(yīng)的轉(zhuǎn)換得到隱藏文本信息“避”，從而達(dá)到自然有效且隱蔽通信的目的.

分析該算法可知,該算法有多種方法將秘密信息隱藏在公開的聊天文本中，方式自然，隱蔽性更強(qiáng).根據(jù)該隱藏算法，一條簡單的聊天語句可以隱藏一個字節(jié)的信息，收發(fā)雙方可以像普通聊天一樣，通過多條聊天語句隱藏大容量的消息.通信雙方通過密鑰來隱藏和提取信息，為了加強(qiáng)安全性能，可單獨傳送密鑰.在提取隱藏信息的過程中，該方法并不需要任何其他信息，只需對聊天文本進(jìn)行簡單處理，即可實現(xiàn)對秘密信息的盲提取.

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)聊天中的信息隱藏技術(shù)是一種簡單可行、可以廣泛應(yīng)用的方法，該方法構(gòu)造簡單、實現(xiàn)容易、隱藏和提取速度快，只需輸入待發(fā)送文本和待隱藏信息，就可以構(gòu)造相應(yīng)的載體文本，不會對聊天速度產(chǎn)生顯著影響，便于應(yīng)用推廣.

參考文獻(xiàn)：

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