大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)設(shè)計

龍虎 張泓筠

摘 ?要： 在大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱藏多載體圖像信息時，傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)隱藏范圍小，隱藏后信息極易被外來技術(shù)破解。針對這一問題，設(shè)計一種新的大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)，給出系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)，重點設(shè)計了看門狗和處理器，看門狗選用的芯片為MAX813芯片，能夠全方位監(jiān)控系統(tǒng)多載體圖像信息的隱藏過程，處理器選用PICR處理器，能夠短時間內(nèi)完成大數(shù)據(jù)的處理。軟件由多載體圖像信息檢測、多載體圖像信息過濾、多載體圖像信息隱藏三部分組成。為檢測系統(tǒng)工作效果，與傳統(tǒng)隱藏系統(tǒng)進行實驗對比，結(jié)果表明，設(shè)計的隱藏系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)隱藏大范圍多載體圖像信息，被隱藏后的信息很難被外來技術(shù)入侵和破解。

關(guān)鍵詞： 多載體圖像; 圖像信息; 隱藏系統(tǒng); 圖像隱藏; 信息隱藏; 大數(shù)據(jù)環(huán)境

中圖分類號： TN915.08?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2019）19?0073?05

Abstract： When multi?carrier image information is hidden in the big data environment， the traditional information hiding system has a small hiding range， and its hidden information is easily cracked by foreign technologies，. In order to solve this problem， a new multi?carrier image information hiding system used in big data environment is designed. The overall structure of the systematic hardware is given， and the watchdog and processor are designed emphatically. The MAX813 chip is selected as watchdog， which can comprehensively monitor the hiding process of multi?carrier image information. The PICR processor is adopted for processing big data in a short time. The software consists of three parts （multi?carrier image information detection， multi?carrier image information filtering and multi?carrier image information hiding）. A comparison experiment was made between the proposed system and the traditional hidden system to detect the working effect of the proposed system. The experimental results show that the designed hiding system can hide a large range of multi?carrier image information in a short time， and the hidden information is difficult to be invaded and cracked by foreign technologies.

Keywords： multi?carrier image; image information; hiding system; image hiding; information hiding; big data environment

0 ?引 ?言

步入21世紀以后，全球進入了信息化時代，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)不斷改變著人們的生活，然而網(wǎng)絡(luò)化信息時代在提供便利的同時，也帶來了各種威脅，由于計算機的共享性，大量的信息會出現(xiàn)泄露。如今信息安全已經(jīng)成為世界性的問題，越來越多的用戶希望通過各種手段保存自己的個人信息[1]。信息隱藏系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔㈦[藏起來，實行秘密傳送，提高信息的安全性，對得到的信息進行保密，保證秘密信息在運輸與分享時不受入侵。

目前信息隱藏技術(shù)在公共網(wǎng)絡(luò)中的傳遞有著顯著作用，適用范圍廣泛。隨著計算機的高速發(fā)展，各種黑客技術(shù)也在不斷進步，它們對信息的攻擊能力與破解能力不斷提高，傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足當前人們提出的安全要求，如何研究更加有效的圖像信息隱藏技術(shù)已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點，也是近年來計算機領(lǐng)域研究的難點問題[2]。

本文設(shè)計了一種新的多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔㈦[藏在不易發(fā)覺的載體上，從而避開攻擊者的攻擊范圍，實現(xiàn)隱藏，保證信息的安全性和保密性，攻擊者也很難發(fā)現(xiàn)信息中包含的秘密信息[3]。本文設(shè)計的系統(tǒng)適用于所有大數(shù)據(jù)環(huán)境下的Android平臺，且系統(tǒng)體系完整，還可以免費使用，對于其他資源的開發(fā)有巨大幫助，被本文系統(tǒng)保護的圖像信息資源在任何公共環(huán)境下都可以安全地傳遞與分享。本研究對于軍事信息保護、政治信息保護和經(jīng)濟信息保護都有著一定的參考價值。

1 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計

為了設(shè)計出更好的大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，本文首先針對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，然后重點設(shè)計了看門狗和處理器[4]。設(shè)計過程如下。

1.1 ?系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要分為三層：運用程序?qū)?、程序框架層、系統(tǒng)運行層。系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

觀察圖1可知，最上層的是運用程序?qū)?，系統(tǒng)的運用程序?qū)涌梢酝恍┖诵某绦蛲瑫r應(yīng)用，其程序完全由智能語音形成。與其他系統(tǒng)不同的是，ICER能將程序靈活變換，傳統(tǒng)系統(tǒng)過于死板，而本文設(shè)計的隱藏系統(tǒng)增加了多種靈活性設(shè)備，使其更符合當前時代應(yīng)用。其次是程序框架層，在第二層，程序框架層包括很多最先進的應(yīng)用程序，是一個十分開放的平臺，使開發(fā)人員使用硬件設(shè)施設(shè)備時更加隨意，例如后臺服務(wù)、鬧鐘提醒、添加狀態(tài)欄等，同時還開發(fā)了公共組建，用于軟件開發(fā)過程。最后一層也是整個系統(tǒng)的核心所在，為系統(tǒng)運行層，其內(nèi)包含了CIC實時庫，可以為系統(tǒng)組件的運行提供很大幫助，并能與開發(fā)者進行密切溝通。核心庫內(nèi)主要的設(shè)備為媒體庫、B庫、ISKNGFC、瀏覽器引擎庫。

系統(tǒng)運行層工作模型如圖2所示。

系統(tǒng)運行層安裝在SIFH基礎(chǔ)上，雖然不是真正的核心部分，但是進程管理和驅(qū)動程序應(yīng)用以及存儲都十分依賴它。內(nèi)核內(nèi)部存在多個連接點，負責硬件層與軟件層的數(shù)據(jù)交接，使內(nèi)核分散，當系統(tǒng)長時間依賴SIFH內(nèi)核，連接點就會啟動工作，為開發(fā)者省去了各種不必要的驅(qū)動程序，為開發(fā)者提供了便利[5]。

系統(tǒng)硬件工作電路如圖3所示。

1.2 ?看門狗設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有大量數(shù)據(jù)，安全性很低，因此本文在系統(tǒng)硬件的看門狗上進行了強化設(shè)計，選用MAX813芯片作為內(nèi)部芯片?？撮T狗結(jié)構(gòu)如圖4所示。工作原理如圖5所示。

為了防止病毒與黑客入侵，可設(shè)置訪問權(quán)限、數(shù)字簽名、防火墻、密碼、身份識別等技術(shù)，保證計算機安全運作[6]。訪問權(quán)限技術(shù)只有特定權(quán)限的用戶才有資格訪問資源與相關(guān)程序或數(shù)據(jù)，確保不會遭到非法訪問以及使用?？撮T狗結(jié)構(gòu)中解決非法訪問的措施有多種，例如網(wǎng)絡(luò)權(quán)限限制、實時鎖定監(jiān)控控制、目錄安全控制、節(jié)點安全監(jiān)測、服務(wù)器安全監(jiān)控等。

看門狗內(nèi)部的訪問控制就是其經(jīng)常使用的防護措施之一[7]。數(shù)字簽名技術(shù)是一種計算機數(shù)據(jù)以電子的形式存儲于數(shù)據(jù)信息中，為了能準確辨別數(shù)字信息，加入了公鑰加密技術(shù)，有效實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)防護。

數(shù)字簽名技術(shù)一般有兩種用途：一種用于運算;另一種則多用于處理一些違法問題，例如冒充、篡改、偽造、抵賴等，被電子交易市場廣泛運用。防火墻由硬件與軟件設(shè)備組成，是計算機安全的屏障，負責攔截不安全因素。防范體系主要是防范各種病毒與計算機系統(tǒng)漏洞，用戶盡量不要使用外來存儲設(shè)備，如移動U盤、光盤、硬盤等，避免病毒的入侵與非法訪問。

當前計算機最為安全的信息保密技術(shù)就是密碼技術(shù)，其內(nèi)包含多種加密方法，最常見的算法為不對稱加密，除此之外，還包括RSA算法、ELGLALM算法、曲線密碼算法等，使用該算法的用戶會擁有解密與加密兩種鑰匙;另一種叫做對稱加密，使用的標準為美國數(shù)據(jù)加密DES標準，能夠完成高級加密、ARE、DLEM等工作，利用該算法的用戶只擁有一種解密與加密兼顧的鑰匙[8]。身份認證技術(shù)已經(jīng)被大量使用，用于識別計算機用戶身份，認證形式有短信密碼、雙因素身份認證、生物識別等，其包含兩種特征：一種為生理特征，如視網(wǎng)膜、指紋、聲音等;另一種為物理特征，如密碼口令等?？撮T狗內(nèi)部電路如圖6所示。

1.3 ?處理器設(shè)計

傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)不支持圖像處理，本文使用PICR處理器，并運用MSJ35圖像編解碼對MSJ35圖像進行隱藏，由于編解碼較為復(fù)雜，必須要運行Licg系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫才能取得OIY系數(shù)，并利用語音實現(xiàn)OIY領(lǐng)域的信息隱匿技術(shù)[9]。處理器結(jié)構(gòu)如圖7所示。

為了使圖7中的處理器正常使用，需要移植JSIV與NNGB數(shù)據(jù)庫，并調(diào)動函數(shù)進行信息隱藏。通過處理芯片將MSJ35圖像進行解碼，并能得到其文件中的像素數(shù)據(jù)，對每一個像素的灰度值進行對比，如果處理器中的DIK與隱藏信息相同，就不可對DIK修改，否則會執(zhí)行其他程序，取代之前的DIK，使其高度維持在7位數(shù)，并不可修改。處理器在對修改后的數(shù)據(jù)編碼進行破解時，會形成破解程序。在嵌入代碼編寫時，利用組件工具進行編程與移植JSIV數(shù)據(jù)庫，并調(diào)整數(shù)據(jù)庫內(nèi)的載體圖像OIY系數(shù)。在操作過程中，處理器選擇中度頻率系數(shù)，因為低頻率與高頻率在采取圖像信息時，系數(shù)大部分都為零，不可能被隱藏[10]。