信息安全中的信息隱藏技術及其應用

時間：2022-10-08 10:56:01 信息安全畢業論文我要投稿

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信息安全中的信息隱藏技術及其應用

　　導讀：所謂的信息隱藏，是利用媒體信息普遍存在的冗余特性，將秘密信息隱藏在其他媒體信息中，其首要目標就是使加入隱藏信息后的媒體目標的質量下降，盡可能地小，使人無法覺察到隱藏的數據，或者知道它的存在，但未經授權者無法知道它的位置。在信息安全領域中，信息隱藏技術的應用可歸結為下列幾個方面。

　　關鍵詞：信息安全，信息隱藏

　　一、關于信息隱藏

　　所謂的信息隱藏，是利用媒體信息普遍存在的冗余特性，將秘密信息隱藏在其他媒體信息中，其首要目標就是使加入隱藏信息后的媒體目標的質量下降，盡可能地小，使人無法覺察到隱藏的數據，或者知道它的存在，但未經授權者無法知道它的位置。并不像傳統加密過的文件一樣，看起來是一堆會激發非法攔截者破解機密資料動機的亂碼，而是看起來和其它非機密性的一般資料無異，因而十分容易逃過非法攔截者的破解。其道理如同生物學上的保護色，巧妙地將自己偽裝隱藏于環境中，免于被天敵發現而遭受攻擊。被人們譽為歷史學之父的古希臘歷史學家希羅多德(Herodotus, 486—425)，在其著作中講述了這樣一則故事：一個名叫Histaieus的人籌劃著與他的朋友合伙發起叛亂，里應外合，以便推翻波斯人的統治。他找來一位忠誠的奴隸，剃光其頭發并把消息刺在頭皮上，等到頭發又長起來了，把這人派出去送“信”，最后叛亂成功了。

　　信息隱藏技術是20世紀90年代中期從國外興起的一門集多學科理論與技術與一身的新興技術領域，它涉及感知科學、信息論、密碼學等多個學科領域，涵蓋信號處理、擴頻通信、圖像處理等多種專業技術的研究方向。

　　人的眼睛或耳朵本身對某些信息都有一定的掩蔽效應，利用人的這些特點，可以很好地將信息隱藏而不被察覺。信息隱藏過程一般由密鑰來控制，通過嵌入算法將有意義的信息即嵌入對象隱藏于掩護對象中，從而生成隱密載體，隱密載體通過信道傳輸到接受端。在密鑰的控制下采用特定的提取算法從隱藏載體中提取出嵌入對象，利用密鑰從中恢復或檢測出隱藏的秘密信息，從而使用戶獲得真實可靠的信息。使非法者不知道這個載體信息中是否隱藏了其它的信息，而且即使知道，也難以提取隱藏的信息，從而實現信息的保密。

　　據目前已經提出的信息隱藏算法，從它們對載體的修改方式上進行分類，可以分為：時域(空域)替換技術、變換域技術、擴展頻譜技術、統計方法等等。

　　二、信息隱藏的特點

　　利用不同的媒體進行信息掩藏時有著不同的特點，但是它們都必須具有下列基本特征。

　　1.隱蔽性。指嵌入信息后在不引起秘密信息質量下降的前提下，不顯著改變掩護對象的外部特征，即不引起人們感官上對掩護對象變化的察覺。以使非法攔截者無法判斷是否有秘密信息的存在。

　　2.不可測性。指隱蔽載體與原始載體具有一致的特性，即非法攔截者要檢測到秘密信息的存在并提取出來應相當困難，至少在秘密信息的有效期內是不可能的。

　　3.不可見性。利用人類視覺系統和聽覺系統的屬性，經過一系列隱藏處理，使目標資料沒有明顯的降質現象，而隱藏的資料卻無法人為地看見或聽見.

　　4.魯棒性。指不因圖像文件的某種改動而導致隱藏信息丟失的能力。這里所謂“改動”包括傳輸過程中的隱藏載體對一般的信號處理(如濾波、增強、重采樣、有損壓縮等)、一般的幾何變換(如平移、旋轉、縮放、分割等)和惡意攻擊等情況，即隱藏載體不會因為這些操作而丟失了隱藏的秘密信息。

　　5.自恢復性。論文大全。指經過了一些操作和變換后，可能會使隱蔽載體受到較大的破壞，如果只留下部分的數據，在不需要宿主信號的情況下，卻仍然能恢復隱藏信息的特征就是所謂的自恢復性。

　　6.安全性。指隱藏算法有較強的抗攻擊能力，即它必須能夠承受一定程度的人為攻擊，而使隱藏信息不會被破壞。

　　三、信息隱藏的應用

　　在信息安全領域中，信息隱藏技術的應用可歸結為下列幾個方面。

　　1.數字知識產權保護

　　知識產權保護是信息隱藏技術中數字水印技術和數字指紋技術所力圖解決的重要問題，信息隱藏技術的絕大部分研究成果都是在這一應用領域中取得的。隨著網絡和數字技術的快速普及，通過網絡向人們提供的數字服務也會越來越多，如數字圖書館、數字圖書出版、數字電視、數字新聞等。這些服務提供的都是數字產品，數字產品具有易修改、易復制、易竊取的特點，因此，當前的數字知識產權保護就已經成為迫切需要解決的實際問題。

　　信息隱藏技術應用于版權保護時，所嵌入的簽字信號通常被稱作“數字水印”，數字水印技術可以成為解決此難題的一種方案。現在越來越多的視頻信號、音頻信號和數字圖像中被貼上了不可見的標簽，用以防止非法拷貝和數據跟蹤。服務提供商在向用戶發送產品的同時，將雙方的信息代碼以水印的形式隱藏在作品中，這種水印從理論上講應該是不被破壞的。論文大全。當發現數字產品在非法傳播時，可以通過提取出的水印代碼追查非法散播者。其主要特點是版權保護所需嵌入的數據量小，對簽字信號的安全性和魯棒性要求很高。

　　2.數據完整性鑒定

　　使用數字水印技術有一定的缺陷，用于數字水印技術保護的媒體一旦被篡改水印就會被破壞，從而很容易被識別。在數字票據中隱藏的水印經過打印后仍然存在，可以通過再掃描回數字形式，提取防偽水印，以證實票據的真實性。數據完整性鑒定是指對某一信號的真偽或完整性的判別，并需要進一步指出該信號與原始真實信號的差別，以確認資料在網上傳輸或存儲過程中并沒有被篡改、破壞或丟失。假定接收到一個如音頻、視頻或圖像等多媒體信號，并初步判斷它很可能是某一原始真實信號的修改版本，數據篡改驗證的任務就是在對原始信號的具體內容不可知的情況下，以最大的可能判斷是否是真實的。首先，要充分利用數據庫管理系統提供的數據完整性的約束機制和各種輸入數據的引用完整性約束設計，以便保證數據完整、準確的輸入和儲存。其次，在數據傳輸過程中可視情況選用相應的數據校驗方式對傳輸數據進行校驗檢查。

　　3.數據保密

　　在網絡上傳輸秘密數據要防止非法用戶的截獲和使用，這是網絡安全的一個重要內容，隨著信息技術的發展以及經濟的全球化，這一點不僅涉及政治、軍事領域，還將涉及到商業、金融機密和個人隱私。信息隱藏技術為網上交流的信息采取了有效的保護，比如電子政務中敏感信息、電子商務中的秘密協議和合同、網上銀行交易的重要數據、重要文件的數字簽名以及個人隱私等，還可以對一些不愿為別人所知道的內容使用信息隱藏方式進行隱藏儲存，從而使數據得到保密，保證了信息的安全性。論文大全。

　　4.資料不可抵賴性的確認

　　在網上交易中，交易雙方的任何一方不能抵賴自己曾經做出的行為，也不能否認曾經接收到對方的信息，這是交易系統中一個重要環節。這可以使用信息隱藏技術，在交易體系的任何一方發送和接收信息時，將各自的特征標記形式加入到傳遞的信息中，這些標記應是不能被去除的，從而達到確認其行為的目的。

　　結論

　　總之，信息隱藏技術是多媒體通信和多媒體信號處理領域中近年來新興的研究方向，它為信息安全提供了一種新的思路，為我們研究信息安全提供了一個新的方向.

　　目前國際上先進的信息隱藏技術已能做到隱藏的信息可以經受人的感覺檢測和儀器的檢測，并能抵抗一些人為的攻擊。但總的來說，信息隱藏技術尚沒有發展到可實用的階段，使用密碼加密仍是網絡信息傳輸的主要安全手段。雖然目前對信息隱藏的研究有了很大的進展，在信息安全中起到了重要的作用，但存在大量的實際問題亟待解決，如信息隱藏的容量問題，如何建立不可感知性的數學度量模型，信息隱藏的容量上界如何計算等;信息隱藏的對立面——隱藏分析如何得到同步發展;如何對信息隱藏進行分析和分類;如何找到信息隱藏技術自己的理論依據，形成完善和科學的理論體系等等。

　　信息隱藏是一項嶄新的技術領域，也是多媒體技術、網絡技術研究的前沿，應用前景十分廣闊，必將吸引廣大圖像、語音、網絡、人工智能等領域的研究者加入到這一行列，從而推動信息安全技術更快的發展。

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