信息隐藏理论与技术

1、信息隐藏理论与技术1第1页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一0、前言2第2页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核3第3页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核4第4页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一信息隐藏的思想利用以数字信号处理理论（图像信号处理、音频信号处理、视频信号处理等）人类感知理论（视觉理论、听觉理论）现代通

2、信技术密码技术等为代表的伪装式信息隐藏方法来研究信息的保密和安全问题5第5页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一基本思路守尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中尽可能不让对手发现任何破绽攻尽可能地发现和破坏对手利用信息隐藏技术隐藏在公开消息中的机密信息6第6页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容广义信息隐藏在某种载体中嵌入数据具体应用：信息隐藏（隐写）伪装式隐蔽通信数字水印用于数字产品的版权保护（数字版权管理DRM）原理、正向、反向7第7页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一可能吗？利用人类感知系统的冗余利用计算机处理系统的冗余利

3、用各种潜信道技术上是可行的8第8页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一需要吗？信息隐藏加密：对秘密信息本身进行保护，但信息的传递过程是暴露的隐藏：掩盖秘密信息存在的事实将密码学与信息隐藏相结合，就可以同时保证信息本身的安全和信息传递过程的安全现代战争信息战尤其是国家安全部门需要研究伪装式信息安全的攻与防9第9页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一隐蔽通信（例）加密隐藏10第10页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一需要吗？数字水印数字产品的无失真复制的特点，造成版权保护和管理方面的漏洞11第11页，共39页，2022年，5月20日，1

4、6点41分，星期一版权管理（例）版权所有：新画面影业公司拷贝持有者：新东安影院拷贝持有者：东方新世纪影院拷贝持有者：音像制作公司盗版影碟盗版来源是谁？12第12页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核13第13页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一信息隐藏的研究状况1992年国际上正式提出信息隐形性研究1996年国际第一届信息隐藏研讨会1998、1999、信息隐藏研讨会各种大型国际会议中都有信息隐藏和数字水印的专题国内信息隐藏研讨会每年召开（1999年开始）近

5、些年几个新的热点分支：数字取证（digital forensics），感知哈希（perceptual hashing ）14第14页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一数字取证计算机取证：侧重于涉及计算机犯罪案件的计算机及其相关系统、设备、数据的取证问题数字图像取证：判断数字图像内容的真实性、完整性和原始性。是计算机取证的一个分支15第15页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一数字图像取证主动取证数字水印、数字签名等技术可以验证数字图像是否经篡改，但须提前在原始图像中加入验证信息。有一定局限性。被动取证没有任何事前处理的情况下，判断其真实性、完整性和原始

6、性16第16页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一感知哈希图像感知哈希：由图像数据集到图像感知摘要集的一个简短的单向映射，是对图像感知信息的简短摘要图像感知哈希：借鉴了密码学哈希的摘要性、单向性和抗碰撞性的同时，最重要的是要求其能够对内容保持操作具有鲁棒性，并对内容篡改操作具有敏感性主要用于解决图像内容的识别和认证17第17页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一信息隐藏的研究层次基础理论研究应用基础研究应用技术研究信息隐藏模型、理论框架、容量、安全性理论等针对图像、声音、视频等载体，研究相应的数字水印隐藏算法和检测算法 以实用化为主要目的，研究各种多媒体

7、格式的数字水印在实际中的应用 18第18页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一回顾广义信息隐藏的研究广义信息隐藏：信息隐藏与数字水印由浅入深、由应用推动理论算法研究LSB算法，各种变换域算法载体图像、音频、视频、文本、各种数据载体等特性鲁棒性、脆弱性、半脆弱性19第19页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一回顾广义信息隐藏的研究理论研究很多基础问题制约了该领域的深入发展如：信息隐藏模型、容量、透明度的衡量、对载体影响的衡量等理论研究的热潮（2000年以后）Moulin等人提出基于信息论的信息隐藏理论框架认为隐藏过程相当于隐蔽信息的通信过程，用通信模型表示

8、信息隐藏，隐蔽信息作为通信输入，隐蔽载体作为信道，攻击行为也描述为信道，隐蔽密钥和隐蔽载体(如果必要)作为通信的边信息存在；信息检测则认为是一种假设检验模型20第20页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一回顾广义信息隐藏的研究理论研究的热潮（2000年以后）Costa dirty paper 模型Cohen与Lapidoth模型Somekh-Baruck模型并行高斯信道模型等这些模型的共同点都是把信息隐藏类比于一个通信模型，其差别在于对攻击行为及信道的描述或假设不同信息隐藏的容量被认为是上述通信模型下最大可靠传输率21第21页，共39页，2022年，5月20日，16点41分

9、，星期一现状研究的学者非常多，遍布：信息安全、密码学、通信、军事通信学、信号与信息处理、应用数学、模式识别与智能系统、计算机应用技术、数字内容、数字媒体设计等领域每年都有大量的论著在国内外发表，有大量的科研成果产生，有众多学术会议在世界各地召开，有许多专利被申请，有不少产品进入市场，有大批优秀专才走出学校等等 22第22页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一问题低水平重复多，重大突破少呈现“中间大两头小”的现象：大量研究集中在应用基础研究层次，而基础理论及应用技术层次相对较弱基础理论是学科发展的根基应用技术是学科发展的动力23第23页，共39页，2022年，5月20日，16

10、点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核24第24页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一目前的研究热点信息隐藏（隐蔽通信）信息隐写分析（隐蔽通信的对立面）数字版权管理（数字水印）基础理论（模型、容量、安全性理论、等）图像取证感知哈希25第25页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核26第26页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一关键突破点理论研究有待突破信息隐藏及各种

11、攻击的数学模型信息隐藏的容量分析算法的统一评价通用隐写分析理论研究存在的问题理论研究结果与具体载体、具体算法设计之间存在比较大的鸿沟 无法充分验证理论模型的准确性理论结果始终无法指导算法的设计怎样的隐藏算法可以达到隐藏容量的理论上界？27第27页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一关键突破点成果应用即将爆发数字水印已成为各种数字内容的有效保护手段之一网络游戏、数字动漫、数字电视、数字电影等数字版权管理体系数字水印标准图像真伪识别28第28页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一关键突破点政策法规不能落后各国政府对密码算法都有比较严格的管理规定但信息隐藏算法

12、与数字水印算法的使用目前还没有统一的规范29第29页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的研究热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核30第30页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一本课程的目的学习基本概念和基本方法学习各种研究思路和方法提出可能的研究方向及突破点为研究工作打基础培养独立科学研究能力锻炼论文写作能力31第31页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一本课程内容信息隐藏原理数字水印原理信息隐藏算法信息隐藏攻击（隐写分析）数字水印算法数字水印攻击图象音频视频数据图象音频视频数

13、据算法攻击和分析广义隐藏隐藏理论研究基础知识数字图像取证32第32页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一本课程内容广义隐藏信息隐藏原理数字水印原理信息隐藏算法图像、音频、视频等载体正向：隐藏与提取反向：隐写分析数字水印算法图像、音频、视频等载体正向：水印嵌入与检测反向：水印攻击应用技术应用基础应用技术基础理论基础理论33第33页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一参考书与参考文献数字水印理论与技术，杨义先，钮心忻2006密写与密写分析，王朔中数字图像取证技术，周琳娜IEEE论文（IEEExplore）34第34页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一本课程的形式课堂讲授论文检索及阅读35第35页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一考核期末考试及论文36第36页，共39页，2022年，5月20日，16点41分，星期一所需基础知识数学数字信号处理科学研究方法算法编程37第37页，共39页，2022年，5月20日，16点