信息隐藏技术培训课件(ppt-48页)

1、Network and Information Security第6章 信息隐藏技术 6.1 信息隐藏技术概述6.1.1 信息隐藏产生背景采用传统密码学理论开发出来的加解密系统，不管是对称密钥系统（如DES）还是公开密钥系统容易引起攻击者的注意，由此带来被破解的可能。除此之外，攻击者还可以在破译失败的情况下将信息破坏，使得合法的接收者也无法接收信息。采用加密技术的另一个潜在缺点是，随着硬件技术的迅速发展，以及基于网络实现的具有并行计算能力的破解技术的日益成熟，传统的加密算法的安全性受到了严重挑战。Network and Information Security如何防止数字产品被非法复制及传播，

2、是目前急需解决的问题。信息隐藏的首要目标是隐藏性好，也就是使加入隐藏信息后的媒体的质量降低尽可能小，使人无法看到或听到隐藏的数据，达到令人难以察觉的目的。信息隐藏技术和传统密码技术的区别在于:密码仅仅隐藏了信息的内容，而信息隐藏不但隐藏了信息的内容而且隐藏了信息的存在。信息隐藏技术提供了一种有别于加密的安全模式。Network and Information Security6.1.2 信息隐藏基本原理信息隐藏技术主要由下述两部分组成：1信息嵌入算法（编码器），它利用密钥来实现秘密信息的隐藏。2隐蔽信息检测/提取算法（检测器），它利用密钥从隐蔽宿主中检测/恢复出秘密信息。在密钥未知的前提下，第

3、三者很难从隐蔽宿主中得到或删除，甚至发现秘密信息。图6-1 信息隐藏系统模型Network and Information Security6.1.3 信息隐藏系统的特征信息隐藏系统的特征主要有：1鲁棒性（Robustness）2不可检测性(Undetectability)3透明性(Invisibility)4安全性（Security）5自恢复性（Self-recovery）6可纠错性（Corrective）Network and Information Security6.1.4 信息隐藏技术的主要分支与应用广义的信息隐藏技术分类 Network and Information Securi

4、ty6.2.1 数字水印系统的基本框架Network and Information Security6.2.2 数字水印的主要特征1 不可见性（透明性）。2 健壮性。3 确定性。4 安全性。5 数据容量。6 计算复杂度。其中，不可见性和健壮性是数字水印最基本的要求，又是相互矛盾的因素。如何在不可见性与健壮性之间取得平衡是数字水印研究的重点内容之一。 Network and Information Security6.2.3 数字水印分类1 可见水印和不可见水印2 脆弱水印、半脆弱水印和健壮水印3 时/空域数字水印和频域数字水印4 非盲水印和盲水印5 私有水印（秘密水印）和公开水印6 对称水印

5、和非对称水印另外，我们还可以按照数字水印的内容将其分为有意义水印和无意义水印；按水印所依附的载体分为图像水印、音频水印、视频水印和文本水印等。Network and Information Security6.2.4 数字水印原理1 水印信息嵌入从图像处理的角度看，嵌入水印可以视为在强背景（原图像）下叠加一个弱信号（水印）。由于人的视觉系统（HVS）分辨率受到一定的限制，只要叠加信号的幅度低于HVS的对比度门限，人眼就无法感觉到信号的存在。2 水印信息检测水印的检测可看成一个有噪信道中弱信号的检测问题，它一般包含水印提取和水印的判定两个部分。 Network and Information S

6、ecurity6.2.5 数字图像水印的典型算法1 时空域算法 (1)最低有效位方法(LSB) (2)Patchwork 方法及纹理块映射编码方法 (3)文本微调法2 变换域算法 （1）DFT(离散傅立叶变化)域水印算法 (2) DCT (离散余弦变化)域水印算法 （3）DWT(离散小波变换 )域水印算法3 压缩域算法 加了水印的数据在传输时需要进行压缩编码 Network and Information Security6.2.6 数字水印的攻击类型及对策若要把数字水印技术真正地应用到实际的版权保护、内容认证等领域，必须考虑系统可能受到的各种攻击。不同的应用场合有不同的抗攻击能力要求。抗攻击

7、能力是数字水印系统评测最重要的性能指标，系统地了解攻击的种类及抗攻击策略对于帮助人们设计出更好的水印方案是十分必要的。Network and Information SecurityNetwork and Information Security2 抗攻击对策（1）针对非授权去除攻击我们可以通过建立类似于非对称密钥加密系统的方式保证水印处理系统的安全，即人们可以让水印嵌入器、检测器所使用的密钥不相同。（2）针对合谋攻击针对合谋攻击的一种对策是嵌入多个水印，并让它们在图像中相互独立。（3）针对几何攻击建议使用Fourier-Mellin变换，一种固有的旋转不变变换技术，来解决旋转和缩放问题 。N

8、etwork and Information Security（4）针对协议攻击协议攻击所利用的安全漏洞是水印算法的可逆性，如果嵌入过程的逆过程在计算上容易实现，则把水印算法称作是可逆的。因此选择不可逆的水印嵌入算法是针对协议攻击的有效策略。（5）针对多重嵌入攻击这种攻击可用两种方法解决：第一种，最大强度嵌入。也就是说，原始内容的创建者在嵌入水印时要在保证不可见性的同时嵌入最大能量的水印，以使第二次嵌入一定会影响图像质量。第二种，时间戳。可以通过对水印加盖时间戳（由可信赖第三方提供）来确定谁第一个给图像作了标记。Network and Information Security6.2.7 数字水

9、印的评价标准1、可见性评价(1)基于像素的度量方法(2)可见性质量变量(3)主观性质量度量方法2、健壮性评价水印的健壮性主要与嵌入信息的数量、水印嵌入强度、图像的尺寸和特性有关。对同一种水印方法而言，嵌入的信息越多，水印的健壮性越差；增加水印嵌入强度将会增加水印的健壮性，但相应地会增加水印的可见性。Network and Information Security6.2.8 数字水印的主要应用领域(1)1版权保护版权保护即数字作品的所有者可用密钥产生一个水印，并将其嵌入原始数据，然后公开发布他的水印版本作品。当该作品被盗版或出现版权纠纷时，所有者即可从盗版作品或水印版作品中获取水印信号作为依据，

10、从而保护所有者的权益。2加指纹指纹是指一个客体所具有的能把自己和其他相似客体区分开的特征。数字指纹能使数据所有者追踪非法散布数据的授权用户。为避免未经授权的拷贝制作和发行，出品人可以将不同用户的ID或序列号作为不同的水印（指纹）嵌入到作品的合法拷贝中。一旦发现未经授权的拷贝，就可以根据此拷贝所恢复出的指纹来确定它的来源。Network and Information Security6.2.8 数字水印的主要应用领域(2)3标题与注释标题与注释是将作品的标题、注释等内容（如，一幅照片的拍摄时间和地点等）以水印形式嵌入该作品中，这种隐式注释不需要额外的带宽，且不易丢失。4篡改提示当数字作品被用于

11、法庭、医学、新闻及商业时，常需确定它们的内容是否被修改、伪造或特殊处理过。为实现该目的，通常可将原始图像分成多个独立块，再将每个块加入不同的水印。同时可通过检测每个数据块中的水印信号，来确定作品的完整性。与其他水印不同的是，这类水印必须是脆弱的，并且检测水印信号时，不需要原始数据。Network and Information Security6.2.8 数字水印的主要应用领域(3)5使用控制这种应用的一个典型例子是DVD防拷贝系统，即将水印加入DVD数据中，这样DVD播放机即可通过检测DVD数据中的水印信息来判断其合法性和可拷贝性，从而保护制造商的商业利益。Network and Infor

12、mation Security6.3 案例：基于混沌的小波域数字水印首先对有意义的水印信息进行混沌加密，使其成为加密水印信息密印；其次选择中高频区域作为水印嵌入域，嵌入密印；仿真实验结果表明即使图像经过比较严重（甚至不具有一定的商用价值）的失真，这种算法提取的水印仍然比较清晰。 Network and Information Security6.3.1 小波变换1989 年，Mallat将计算机视觉领域内的多尺度分析的思想引入到小波分析中，从而成功的统一了正交小波基的构造，并研究了小波变换的离散化情形。在正交小波基构造的框架下，他给出了信号和图像分解为不同频率信号的算法及信号的重构算法，这就是

13、著名的 Mallat 算法。Network and Information Security6.3.2 图像的小波分解与重构图6-7 二维小波分解与重构Network and Information Security图6-8 二维信号小波分解原理图低频部分LL右上角是水平细节HL左下角是垂直细节LH右下角是对角线高频部分HH 经过小波变换后，能量主要集中在低频部分，人眼对这部分比较敏感。因此，LL部分的小波系数很大，对这部分系数的修改很容易使图像的视觉质量下降，所以在嵌入水印时应尽量避免对LL小波系数进行较大幅度的修改。对于高频系数来说，它们的重要性顺序按HL、LH、HH依次递减，HH部分相对

14、最不重要，这部分的系数也很小，大部分接近于0。 Network and Information SecurityNetwork and Information Security6.3.3 水印信息预处理1混沌序列的产生采用Logistic 映射作为密钥流发生器： Network and Information Security2水印加密过程Network and Information Security2水印加密过程Network and Information Security2水印加密过程Network and Information Security2水印加密过程Network and

15、Information Security3仿真结果分析Network and Information Security（1）抗攻击能力分析我们采用的是一次一密制，按照Shanon理论，即使调制后的水印信号在传输途中被截获，破译者也是难以破译的。从密钥流的构成上看，因为混沌序列由Logistic映射及参数、初值确定，不同的参数和初值都将产生不同的随机序列，所以和都可以作为密钥，并且由于混沌系统对初值极为敏感，哪怕初值有极其微小的改变，系统在相空间的轨迹将快速分离，系统输出序列也将完全改变，要破译是很困难的，这样密钥便由组成。对穷尽搜索攻击具有很强的抵抗能力此外，混沌序列还具有较宽的频谱，这使得混

16、沌序列加密系统能够抵抗基于频谱的分析，所以这种调制方法能有效地抵御攻击者的破译。Network and Information Security（2）效率分析算法中采用的都是迭代映射形式，适合计算机快速计算。加密水印图像之前，不需要对水印图像进行预处理，节省了时间。采用混沌映射产生密码流，简单快速且具有非线性，所以算法的迭代轮数不需要太多，这样加密效率会非常高。Network and Information Security6.3.4 水印嵌入和提取模型1 水印嵌入模型图6-12水印嵌入模型Network and Information Security2水印提取模型图6-13水印提取模型Ne

17、twork and Information Security6.3.5 基于混沌与DWT的中高频域水印算法 1水印嵌入算法Network and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Inf

18、ormation SecurityNetwork and Information SecurityNetwork and Information Security6.3.6 仿真结果与分析在无失真的情况下，比较原始图像和嵌入水印的图像，人眼无法感知水印的存在，PSNR值很高，并且提取出的水印与原始水印的差别不大，可以看出本算法具有很好的信息隐藏效果和不可觉察性。PSNR 峰值信噪比 Network and Information SecurityNetwork and Information Security3、抗压缩性能测试Network and Information Security4、

19、抗剪切攻击测试 Network and Information SecurityThanks！（第14讲）考场作文开拓文路能力分解层次(网友来稿)江苏省镇江中学 陈乃香说明：本系列稿共24讲，20XX年1月6日开始在资源上连载【要义解说】文章主旨确立以后，就应该恰当地分解层次，使几个层次构成一个有机的整体，形成一篇完整的文章。如何分解层次主要取决于表现主旨的需要。【策略解读】一般说来，记人叙事的文章常按时间顺序分解层次，写景状物的文章常按时间顺序、空间顺序分解层次；说明文根据说明对象的特点，可按时间顺序、空间顺序或逻辑顺序分解层次；议论文主要根据“提出问题分析问题解决问题”顺序来分解层次。当然

20、，分解层次不是一层不变的固定模式，而应该富于变化。文章的层次，也常常有些外在的形式：1小标题式。即围绕话题把一篇文章划分为几个相对独立的部分，再给它们加上一个简洁、恰当的小标题。如世界改变了模样四个小标题：寿命变“长”了、世界变“小”了、劳动变“轻”了、文明变“绿”了。 2序号式。序号式作文与小标题作文有相同的特点。序号可以是“一、二、三”，可以是“A、B、C”，也可以是“甲、乙、丙”从全文看，序号式干净、明快；但从题目上看，却看不出文章内容，只是标明了层次与部分。有时序号式作文，也适用于叙述性文章，为故事情节的展开，提供了明晰的层次。 3总分式。如高考佳作人生也是一张答卷。开头：“人生就是一

21、张答卷。它上面有选择题、填空题、判断题和问答题，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手来书写，人生的答卷却要用行动来书写。”主体部分每段首句分别为：选择题是对人生进行正确的取舍，填空题是充实自己的人生，判断题是表明自己的人生态度，问答题是考验自己解决问题的能力。这份“试卷”设计得合理而且实在，每个人的人生都是不同的，这就意味着这份人生试卷的“答案是丰富多彩的”。分解层次，应追求作文美学的三个价值取向：一要匀称美。什么材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料详写，什么材料略写，要通盘考虑。自然段是构成文章的基本单位，恰当划分自然段，自然就成为分解层次的基本要求。该分段处就分段，不要老是开头、

22、正文、结尾“三段式”，这种老套的层次显得呆板。二要波澜美。文章内容应该有张有弛，有起有伏，如波如澜。只有这样才能使文章起伏错落，一波三折，吸引读者。三要圆合美。文章的开头与结尾要遥相照应，把开头描写的事物或提出的问题，在结尾处用各种方式加以深化或回答，给人首尾圆合的感觉。【例文解剖】 话题：忙忙，不亦乐乎 忙，是人生中一个个步骤，每个人所忙的事务不同，但是不能是碌碌无为地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦乐乎。 忙是问号。忙看似简单，但其中却大有学问。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦乐乎，却并不简单。人生如同一张地图，我们一直在自己的地图上行走，时不时我们眼前就出现一个十

23、字路口，我们该向哪儿，面对那纵轴横轴相交的十字路口，我们该怎样选择?不急，静下心来分析一下，选择适合自己的坐标轴才是最重要的。忙就是如此，选择自己该忙的才能忙得有意义。忙是问号，这个问号一直提醒我们要忙得有意义，忙得不亦乐乎。 忙是省略号。四季在有规律地进行着冷暖交替，大自然就一直按照这样的规律不停地忙，人们亦如此。为自己找一个目标，为目标而不停地忙，让这种忙一直忙下去。当目标已达成，那么再找一个目标，继续这样忙，就像省略号一样，毫无休止地忙下去，翻开历史的长卷，我们看到牛顿在忙着他的实验；爱迪生在忙着思考；徐霞客在忙着记载游玩；李时珍在忙着编写本草纲目。再看那位以笔为刀枪的充满着朝气与力量的

24、文学泰斗鲁迅，他正忙着用他独有的刀和枪在不停地奋斗。忙是省略号，确定了一个目标那么就一直忙下去吧!这样的忙一定会忙出生命灵动的色彩。 忙是惊叹号。世界上的人都在忙着自己的事，大自然亦如此，小蜜蜂在忙，以蜂蜜为回报。那么人呢?居里夫人的忙，以放射性元素的发现而得到了圆满的休止符；爱因斯坦在忙，以相对论的问世而画上了惊叹号；李白的忙，以那豪放的诗歌而有了很大的成功；张衡的忙，因为那地动仪的问世而让世人仰慕。每个人都应该有效率的忙，而不是整天碌碌无为地白忙。人生是有限的、短暂的，因此，每个人都应该在有限的生命里忙出属于他的惊叹号；都应在有限的生命里忙出他的人生精彩篇章。 忙是万物、世界、人生中都不可缺少的一部分。作为这世上最高级动物的我们，我们在忙什么呢?我们要忙得有意义，有价值，我们要忙出属于我们的精彩。我们的忙不能永远是问号，而应是省略号和感叹号。忙就要忙得精彩