网络空间安全概论 实验11数字水印 LSB盲水印

中国矿业大学计算机学院2019级本科生课程报告课程名称信息内容安全报告题目LSB盲水印报告时间2022.6.26姓名李方铨学号08192968任课教师曹天杰2021-2022(二)《信息内容安全》评分表考核类别考核内容支撑课程目标试题类型与分值比例分数结课考核课程报告（论文综述、设计、实现、写作规范）目标3：掌握信息内容安全的基础知识，针对具体问题和要求选择正确的技术路线，通过在实验环境中进行仿真实验并能根据算法特点进行攻击测试和综合性能评价，得到具有参考价值的结论。课程报告，100%过程考核1.基本概念、原理目标1:掌握信息内容安全的基本概念、分类、原理和相关技术，能够根据课程基本知识对信息内容安全领域出现的问题进行归类、分析、并有初步分析和解决问题的能力。系统演示及解说，30%2.系统设计与分析目标2：掌握信息内容安全处理相关的理论、技术以及健全的评价体系，能够根据具体问题分析算法、设计算法、实现算法并能综合评价算法。PPT讲解与答辩，50%3.基本概念、原理目标1作业或测试，20%结课考核与过程考核比例结课考核：60%过程考核：40%评阅人：2022年7月10日报告摘要通过LSB技术原理，使用python编写程序，实现对图片编码添加盲水印，并且解码得到水印。演示编码和解码过程，查看编码的抗攻击能力。关键词：LSB；图片盲水印；

报告正文1概述数字水印（DigitalWatermark）一种应用计算机算法嵌入载体文件的保护信息。数字水印技术，是一种基于内容的、非密码机制的计算机信息隐藏技术。它是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体当中（包括多媒体、文档、软件等）或是间接表示（修改特定区域的结构），且不影响原载体的使用价值，也不容易被探知和再次修改。但可以被生产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是保护信息安全、实现防伪溯源、版权保护的有效办法，是信息隐藏技术研究领域的重要分支和研究方向。2LSB盲水印原理LSB(theLeastSignificantBits)即最不重要比特位。改变LSB主要的考虑是不重要数据的调整对原始图像的视觉效果影响较小。以图像为例，图像部分像素的最低一个或者多个位平面的值被隐藏数据所替换。即载体像素的LSB平面根据要隐藏的数据改变为“1”或者不变，以此达到隐藏信息的目的。常见的jpg图像采用的是RGB模式，也就是三个通道，每个通道的像素点采用8bit表示。3程序代码importsysfromPILimportImage,ImageMathclassLSB:SUPPORTED=['RGB','RGBA','L','CMYK']def_set_bits(self,bits):self.bits=int(bits)ifnot0<=self.bits<=8:print('[!]Numberofbitsneedstobebetween0-8.')sys.exit()def_get_image(self,path,itype):try:img=Image.open(path)exceptIOErrorase:print('[!]{}imagecouldnotbeopened.'.format(itype.title()))print('[!]{}'.format(e))sys.exit()print('[*]{}imagemode:{}'.format(itype.title(),img.mode))ifimg.modenotinself.SUPPORTED:print('[!]Nonsupportedimagemode.')sys.exit()returnimgdef_save_img(self,img,outfile):try:img.save(outfile)exceptIOErrorase:print('[!]{}imagecouldnotbewritten.'.format(outfile))print('[!]{}'.format(e))sys.exit()exceptExceptionase:print('[!]Unabletosavefile.')print('[!]{}'.format(e))sys.exit()classLSBEncode(LSB):def__init__(self,cover,secret,bits,outfile,mode=None):print('[*]AttemptingLSBEncodingwithbits={}'.format(bits))self._set_bits(bits)self.outfile=outfileself.cover=self._get_image(cover,'cover')ifmode!=None:self.cover=self.cover.convert(mode.upper())print('[*]Convertedcoverimagemodeto{}.'.format(self.cover.mode))self.secret=self._get_image(secret,'secret').convert(self.cover.mode)print('[*]Convertedsecretimagemodeto{}.'.format(self.cover.mode))self._encode_img()def_encode_img(self):c=self.cover.split()s=self.secret.split()expr='convert((c&(256-2**bits))+((s&(256-2**(8-bits))-1)>>(8-bits)),"L")'out=[ImageMath.eval(expr,c=c[k],s=s[k],bits=self.bits)forkinrange(len(c))]out=Image.merge(self.cover.mode,out)self.cover.paste(out,(0,0))self._save_img(self.cover,self.outfile)print('[*]Createdoutfileat{}'.format(self.outfile))classLSBDecode(LSB):def__init__(self,steg,bits,outfile):print('[*]AttemptingLSBDecodingwithbits={}'.format(bits))self._set_bits(bits)self.outfile=outfileself.steg=self._get_image(steg,'steg')self._decode_img()def_decode_img(self):s=self.steg.split()expr='convert((s&2**bits-1)<<(8-bits),"L")'out=[ImageMath.eval(expr,s=s[k],bits=self.bits)forkinrange(len(s))]out=Image.merge(self.steg.mode,out)self._save_img(out,self.outfile)print('[*]Createdoutfileat{}'.format(self.outfile))defmain():iflen(sys.argv)in(6,7)andsys.argv[1]=='-e':LSBEncode(*sys.argv[2:])eliflen(sys.argv)==5andsys.argv[1]=='-d':LSBDecode(*sys.argv[2:])else:usage()if__name__=='__main__':main()4运行过程4.1编码过程载体图片：隐藏图片：使用终端执行代码python3