信息隱藏技術(shù)及其應(yīng)用

李成學(xué)

摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，隨著隱藏的信息技術(shù)的出現(xiàn)，信息安全日益受到重視。本文件介紹了隱藏的信息技術(shù)的背景、概念和特點(diǎn)，概述了更成熟和更常見(jiàn)的隱藏信息的方法，描述了隱藏的信息技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域，分析了目前隱藏的信息技術(shù)問(wèn)題，并考慮了今后的發(fā)展，希望對(duì)后來(lái)研究者有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信息隱藏;技術(shù);應(yīng)用領(lǐng)域

一、信息隱藏技術(shù)的背景

隱藏的想法可以追溯到我國(guó)古代。隱藏是將機(jī)密信息隱藏在其他信息中的一種手段，從而確保機(jī)密信息的安全。隱形裝置可以追溯到很久以前。自現(xiàn)代以來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，人們通過(guò)郵件、文件和網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行交流。然而，信息傳遞的速度和效率日益受到考驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)病毒、特洛伊木馬、被泄露的軟件等以及非法組織竊取信息等都對(duì)信息安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。信息傳遞的安全也至關(guān)重要，特別是在政治、軍事和商業(yè)領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域，相互競(jìng)爭(zhēng)的勢(shì)力之間的監(jiān)視和間諜活動(dòng)十分猖獗。雖然傳統(tǒng)加密可以在一定程度上保證信息安全，但它并沒(méi)有掩蓋其內(nèi)容。為隱藏信息而產(chǎn)生的秘密文件往往是無(wú)序的符號(hào)或混亂和合乎邏輯的語(yǔ)言，這增加了追蹤者的興趣和解碼，從而增加了暴露風(fēng)險(xiǎn)。這已成為密碼中的致命弱點(diǎn)。

另一方面，隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)使用的增加，數(shù)字媒體的使用正在進(jìn)步，數(shù)字媒體為基礎(chǔ)的貿(mào)易正在迅速發(fā)展，紙張材料通過(guò)掃描儀等容易轉(zhuǎn)換成數(shù)字材料。與此同時(shí)，數(shù)字媒體更容易復(fù)制和傳播，大大助長(zhǎng)了盜版行為，例如互聯(lián)網(wǎng)的軟件、電子書(shū)籍等，它們傳播到各地，嚴(yán)重?fù)p害了知識(shí)產(chǎn)權(quán)。因此，在數(shù)字媒體中保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、防止知識(shí)產(chǎn)品的非法復(fù)制和傳播以及確保信息安全也變得日益緊迫。由于上述等問(wèn)題，信息隱藏技術(shù)油然而生。

二、信息隱藏技術(shù)的原理與特點(diǎn)

秘密通信技術(shù)主要用于通信，可以被描述為秘密的直接發(fā)展。所要求的信息被隱藏在傳輸信息中，傳輸信息被傳播，從而可以秘密地傳送機(jī)密信息。傳遞的電文本身具有某種意義，它可能是一種圖像或錄像帶，在傳播過(guò)程中不引起其他人注意。這樣，信息的“存在”就可能被隱藏起來(lái)，使其與一般非機(jī)密信息沒(méi)有什么不同，從而導(dǎo)致更隱蔽、更安全，更容易逃脫反對(duì)者的控制。另一方面，可以在機(jī)密信息中使用加密知識(shí)，然后將其納入信息，從而隱藏其內(nèi)容。這樣，與加密技術(shù)相比，秘密通信技術(shù)不僅掩蓋了信息的內(nèi)容，而且也掩蓋了信息的存在，使信息的轉(zhuǎn)讓更加安全。

數(shù)字水印技術(shù)主要用于保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。“數(shù)字?jǐn)?shù)字水印是隱藏在數(shù)字內(nèi)容上的數(shù)字混合方法，如數(shù)字音頻和視頻圖像，識(shí)別版權(quán)所有者的來(lái)源、數(shù)字內(nèi)容證書(shū)、真實(shí)性、買(mǎi)方的識(shí)別等數(shù)字?jǐn)?shù)字水印是特殊的無(wú)形符號(hào)，提供了關(guān)于數(shù)字內(nèi)容的其他信息，承認(rèn)并跟蹤了侵權(quán)行為”。數(shù)字水印技術(shù)可有效解決保護(hù)數(shù)字媒體版權(quán)的問(wèn)題，其應(yīng)用一般可分為兩類(lèi)：一類(lèi)用于識(shí)別和防止篡改，另一類(lèi)可將具體的水印納入每一種數(shù)字媒介，通過(guò)這種媒介識(shí)別和是否被篡改。第二，追蹤，在數(shù)字媒體之前，每一份文件都可輸入不同的水印，這些水印可用作數(shù)字媒體的識(shí)別標(biāo)志，在發(fā)現(xiàn)若干非法復(fù)制品時(shí)，可識(shí)別非法影印的來(lái)源，從而追蹤非法分銷(xiāo)商。

信息隱藏技術(shù)根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同有不同的特點(diǎn)，但有一些特點(diǎn)應(yīng)該是共有的，也是信息隱藏技術(shù)常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要由以下幾個(gè)方面：

隱蔽性：這是隱藏信息的基本條件。它包含兩個(gè)方面：無(wú)法理解人類(lèi)感官系統(tǒng)。這就要求在處理了隱藏的信息之后，使承運(yùn)人發(fā)生明顯的變化或退化，不影響對(duì)所載信息的理解，也不顯著改變?nèi)说母泄伲ㄒ曈X(jué)和聽(tīng)覺(jué)。第二是計(jì)算機(jī)等分析系統(tǒng)的不可逆轉(zhuǎn)性。這并不意味著隱藏的信息不能被認(rèn)為在分析系統(tǒng)中無(wú)法探測(cè)，因此存在暴露風(fēng)險(xiǎn)。這就要求在信息前后和前后合并信息，即使進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，油輪也應(yīng)盡可能保持一致。

安全性：隱藏信息的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是安全的，并且在某些加密之后加以隱藏，即使第三方發(fā)現(xiàn)這些信息是隱藏的，如果沒(méi)有密鑰，就無(wú)法解決。與此同時(shí)，隱藏的具體地點(diǎn)也應(yīng)是安全的，不應(yīng)因簡(jiǎn)單的改變而受到損害。

自恢復(fù)性：這就需要在數(shù)據(jù)被毀后，在不依賴(lài)原始數(shù)據(jù)的情況下，根據(jù)剩余數(shù)據(jù)恢復(fù)隱藏的數(shù)據(jù)。傳輸、處理或更改的數(shù)據(jù)可能不可避免地遭到破壞，因此對(duì)恢復(fù)受損數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

三、信息隱藏的基本方法

在隱藏的信息技術(shù)發(fā)展多年之后，出現(xiàn)了許多方法。很多研究都涉及到各種媒體和應(yīng)用程序。最成熟和最常見(jiàn)的方法包替換方法、擴(kuò)頻方法、統(tǒng)計(jì)隱藏法等。

1、替換方法

替換方法是用必須隱藏的信息直接替換承運(yùn)人中某一無(wú)關(guān)緊要的數(shù)據(jù)。由于承運(yùn)人本身的剩余性，數(shù)據(jù)上的一些小改動(dòng)不會(huì)對(duì)承運(yùn)人本身的身份產(chǎn)生重大影響，也不會(huì)對(duì)持有人的感覺(jué)產(chǎn)生重大影響，從而避免侵者或盜竊者的興趣，并確保信息的完整性。較低的重置方法是最常見(jiàn)的替換方法，即將必須隱藏在最低字節(jié)以下的信息，這只會(huì)改變一個(gè)字節(jié)的信息的1/8，而不會(huì)對(duì)承運(yùn)人造成重大變化。方法雖然比較簡(jiǎn)單，但不那么引人注目，很可能在油輪上作小改動(dòng)。在許多情況下，簡(jiǎn)單處理信息也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)信息丟失，限制了信息的使用。更常見(jiàn)的替代方法是隨機(jī)假更換、降低圖像級(jí)別、彩色條碼、量化和震蕩。

2、擴(kuò)頻方法

通過(guò)擴(kuò)大頻率，必須傳遞的信息通過(guò)通過(guò)頻率放大得到更廣泛的傳播，從而實(shí)現(xiàn)其隱藏的目的。接收方通過(guò)某種特定的擴(kuò)展頻率收到必須傳遞的真實(shí)信息。由于機(jī)密信息非常廣泛，因此很難通過(guò)公共手段檢索或銷(xiāo)毀這些數(shù)據(jù)。擴(kuò)大進(jìn)程的特點(diǎn)是更大的決心，而不是隱藏。

3、統(tǒng)計(jì)隱藏法

統(tǒng)計(jì)隱匿方法是根據(jù)承運(yùn)人的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)整合信息。因此，數(shù)據(jù)譯者必須區(qū)分正在修改的部分和正在修改的部分，以便試圖解密機(jī)密信息。然而，統(tǒng)計(jì)隱匿法有很大的局限性，需要有合理的統(tǒng)計(jì)識(shí)別，以區(qū)分改動(dòng)和未經(jīng)修改的部分，并確定運(yùn)輸工具檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分布。簡(jiǎn)言之，隱藏信息技術(shù)的方法很多，新技術(shù)正在開(kāi)發(fā)之中。

五、結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，信息隱藏技術(shù)作為一門(mén)新的科學(xué)技術(shù)，前景十分廣闊，目前有很多相關(guān)的領(lǐng)域正在研究，并取得了一定的成果。但是我們依然要明白，他曾在很多問(wèn)題，真正要投入實(shí)際工作中我們還有很多工作需要完成。

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