BMP圖像信息隱藏技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用

[摘 要] 隨著計算機信息傳播技術(shù)的快速發(fā)展，信息安全問題在開放的網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境下越來越重要。而信息隱藏技術(shù)卻為解決網(wǎng)絡(luò)信息安全問題提供了一個潛在方案。結(jié)合目前信息隱藏技術(shù)研究熱點，針對人類視覺系統(tǒng)的特點和圖像的表示進行分析比較，并根據(jù)比較和BMP圖像的特征構(gòu)建信息隱藏的基本框架系統(tǒng)，提出了可以進一步探究的方向，并對網(wǎng)絡(luò)信息安全中的信息隱藏技術(shù)的研究進行了展望。

[關(guān) 鍵 詞] 信息隱藏；數(shù)字水??；位圖

[中圖分類號] TN915.08 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）36-0239-01

一、問題的提出

隨著信息傳播技術(shù)的快速發(fā)展，人類進入以網(wǎng)絡(luò)為主要信息傳播平臺的信息化時代，人們可以通過強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能來進行各種多媒體信息資源的交流、共享。要保證網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中數(shù)據(jù)信息完全不被截獲、修改和盜用，單單使用傳統(tǒng)的密碼技術(shù)還不夠。因此，在網(wǎng)絡(luò)上大量傳播、共享的類似文本、圖像、聲音、視頻等多媒體信息的隱寫處理就顯得異常重要。所謂隱寫處理，簡單地說就是在運用信息的同時，在不被察覺的情況下往原有的信息介質(zhì)中滲入一些微小信息元素的過程。

眾多的事實案例表明，人們在感知不同事物或圖像時，都存在一定的部分取舍和慣性，如圖像最不刺激眼球的部分或隨機噪聲部分的改變不容易引起人的感官注意。另外，人類視覺對亮度變化與對色度變化的感官強弱都不太一樣，這些特點直接或間接地與圖像信息處理有關(guān)，也就是說人們真正感知的圖像信息往往會與源圖像信息會有差異。在圖像中隱藏信息，也要考慮研究結(jié)合人類視覺系統(tǒng)特性進行信息的隱藏。

二、算法和技術(shù)的應(yīng)用

目前，要保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)字媒體作品能夠在不受破壞的情況下正常地傳輸、共享，一種借用數(shù)字水印符號來對原始信息作品進行寫取操作的信息驗證安全保障技術(shù)目前使用比較普遍，通常也稱之為數(shù)字水印技術(shù)。而數(shù)字水印技術(shù)就是利用信息隱藏的理念，在保留原有數(shù)字媒體原始空間的同時，將設(shè)定的水印符號植入數(shù)字媒體中，作為版權(quán)信息的標記，又可以提取水印來作為版權(quán)驗證，然而不增加額外的空間，不影響媒體的使用效果。

（一）圖像表示

一幅圖像的基本元素是由行列各像素點構(gòu)成，即分析圖像就是分析組成圖像中有序排列的各個像素（pixel）點。如橫向的像素（列數(shù)）為M、縱向的像素（行數(shù)）為N，則該圖像就有M*N個像素點構(gòu)成。

從圖像處理的角度來分，圖像分兩種，一種稱為灰度圖像，另一種稱為彩色圖像?；叶葓D像在處理時，主要解決各個圖像像素點的灰度值（亮度）。而由R、G、B三基色為主，其他顏色都根據(jù)這三基色通過一定配比形成的圖像就是彩色圖像。那么，在處理彩色圖像時同樣采用像素點矩陣化的方法進行圖像處理，不過在對彩色圖像進行信息隱藏處理過程中，必須每個彩色圖像由不同的R、G、B值的三個矩陣組成，每一個矩陣代表一個像素點的色值。

（二）信息隱藏的基本框架

信息隱藏（information hiding）是抓住人類的感官系統(tǒng)對數(shù)字信號感知的冗余空間，在一個原始信息（稱為掩護媒體，cover-media）中植入一個秘密信息（secret message），最后根據(jù)植入秘密信息后的再生信息與原始信息的比較，在外部特征沒有顯著改變或沒有在原始信息質(zhì)量層面上下降，同時不改變原始信息的基本特征和使用價值。

通常的信息隱藏系統(tǒng)基本框架可以用下圖來表示，其中，信息植入算法將秘密信息通過密鑰植入掩護媒體中，形成外部特征與掩護媒體相同的偽裝媒體。緊接著偽裝媒體在公開信道中進行傳輸，接收到偽裝媒體的一方，通過信息提取算法將秘密信息從偽裝媒體中分離出來。目前，常用的掩護媒體有圖像文件、聲音文件以及其他多媒體文件。

（三）數(shù)字水?。―igital Watermarking）技術(shù)的研究

近年來，信息隱藏技術(shù)取得了很大的發(fā)展，通常使用的是秘密信息隱藏技術(shù)，而數(shù)字水印技術(shù)的研究更能保證原有數(shù)字產(chǎn)品的完整性。

數(shù)字水印技術(shù)就是當前版權(quán)防盜常用的一種信息隱藏技術(shù)，在保證信息正?？捎玫那闆r下，對原始信息進行水印加密。主要就是利用人的視覺冗余地將數(shù)字水印標示加入圖像中，保證對圖像弱小變化不可察覺。其目的是進行版權(quán)保護、所有權(quán)證明和完整性保護等。

這里針對數(shù)字水印的提取，一是提取出驗證的數(shù)字水印，或者去檢測數(shù)字水印存在的真?zhèn)?。同時，水印信息在提取的過程中，原始數(shù)字媒體是可選擇的，它取決于具體的植入算法。

三、小結(jié)和展望

結(jié)合上述數(shù)字水印框架流程，再根據(jù)不同的預(yù)處理和植入算法，把這些處理情況不斷組合，就構(gòu)成了大量的數(shù)字水印算法。在設(shè)計水印算法時，應(yīng)首先考慮水印的健壯性問題。好的數(shù)字水印算法，應(yīng)該能夠抵抗各種可能的攻擊，所以在設(shè)計健壯的數(shù)字水印算法時，通常需要找到在某一種變換下的相對不變的量，將水印植入在這些相對不變的量中，這樣，就可以在一定程度上抵抗相應(yīng)的攻擊。當然，在植入的數(shù)字水印選取上要充分考慮原始數(shù)字媒體的承受情況。

參考文獻：

[1]劉九芬，黃達人，黃繼斌.圖像水印抗幾何攻擊綜述[J].電子與信息學(xué)報，2004，26（9）：1495-1503.

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