信息隐藏技术
作者：互联网
信息隐藏技术
第一章 绪论
1.1 信息隐藏技术的概念
以数字图像和三维模型作为信息隐藏载体，介绍基于数字图像和三维模型的信息隐藏技术。
首先，对基于数字图像和三维模型的信息隐藏技术的两个关键问题—信息隐藏区域和隐藏规则进行讲解。
其次，根据信息隐藏区域的生成原则以及信息隐藏嵌入规则，按照空间域和变换域的分类方法对信息隐藏算法进行讲授，介绍性能较为全面的信息隐藏算法。
此外，讲信息隐藏算法按照功能进行细节分解，以系统的思想对算法进行剖析玉扩展，提出基于数字图像和三维模型的信息隐藏系统。
最后，根据系统结构和功能划分，对信息隐藏系统进行安全性分析研究。
1.2 信息隐藏技术的优势
1.2.1 信息隐藏技术较加密技术的优势
加密技术是实现隐秘通信的重要手段之一。
加密技术最大的特点在于可以使用公用信道来实现秘密通信。而信息隐藏技术的优势在于，不仅可以应用公用信道，而且可以将明文隐藏到普通的媒体中，使攻击者难以发现秘密信息的存在，从而真正达到秘密通信的目的。
信息隐藏技术的核心思想在于对信息的存在与否进行保密，而对于隐藏的信息本身并没有要求
为了使秘密通信更加安全，首先将欲隐藏的信息进行加密处理，而后再应用信息隐藏技术将其隐藏在普通的载体中，从而实现了双保险。
1.2.2信息隐藏技术较安全信道技术的优势
安全信道是实现隐秘通信的重要手段之一，它是一种专为发送者和接受者建立的私有信息通道，除了发送者和接受者，其他人无法访问。但是实现复杂，代价昂贵，有时双方不具备布设安全信道的条件，而且还容易暴露身份，通信链中断，人员受到危险。
1.3信息隐藏技术的研究意义以及应用领域
1.3.1信息隐藏技术的研究意义
1.完善信息安全体系，提高国家信息安全水平
2.提高信息检测能力，维护国家安全
1.3.2 信息隐藏技术的应用领域
1.军事方面
2.政治方面
3.经济方面
4.文化方面
1.4 学习重点
信息隐藏技术的学习主要集中于三点：一是信息隐藏算法；二是信息隐藏系统；三是信息隐藏系统安全性分析。
1.4.1 信息隐藏算法
信息隐藏技术中，最为关键的就是信息隐藏算法的学习。在算法部分重点研究数字图像和三维模型的信息隐藏技术。
1.信息隐藏技术的可行性分析
基于数字图像和三维模型的信息隐藏技术的可行性来自于数字图像和三维模型信号相对于人类视觉的冗余，在人眼无法感知的数据成分中通过修改信号数据进行秘密信息的隐藏，通常是对部分数据（空间域）或描述参数（变换域）做一定的修改或替换来实现一种“非加密”方式的信息隐藏。
从视觉科学与信号处理的角度来看，信息隐藏可以视为在原始图像下（强背景）叠加隐藏信息（弱信号）。由于HVS（人眼视觉系统）分辨率的限制，只要叠加的弱信号的信息特性低于HVS门限值（对比门限等），HVS就无法感受到信号的存在，从而达到信息隐藏的目的，这就是信息隐藏技术的可行性所在。
2.信息隐藏算法的分类
信息隐藏算法的分类方法众多，典型的大致有以下四种分类方法。
1）按应用对象分类
按应用对象分类，信息隐藏算法主要分成秘密通信技术，载体标记技术以及额外信息服务技术。
秘密通信技术： 完成信息的秘密传输。
载体标记技术： 完成对载体的注释。
额外信息服务技术： 在载体中嵌入一些与载体和载体功能有关的信息数据。
2） 按密钥分类
按密钥分类，信息隐藏算法可分为无密钥信息隐藏和有密钥信息隐藏。
无密钥信息隐藏： 秘密信息在嵌入到秘密载体之前不做任何加密处理，同时信息隐藏过程也无密控制秘密信息的安全保障完全依赖信息隐藏系统的安全性；
有密钥信息隐藏： 根据加密理论进行信息和嵌入的加密，有密钥的信息隐藏在嵌入和提取时采用相同的密钥，因此也被称为对称信息隐藏技术，反之则被称为非对称信息隐藏技术。
3）按隐藏嵌入域分类
信息隐藏算法主要分为基于空间域的信息隐藏算法和基于变换域的信息隐藏算法。
空间域方法： 在数字图像的空间范围内（例如像素值，颜色空间分量，为平面等）直接用隐藏信息来替换载体信息中的冗余部分。
变换域方法： 把欲隐藏的信息嵌入到载体的一个变换空间。
4）按提取要求分类
根据提取是否利用原始载体可以分成两种信息隐藏算法。
若在提取隐藏信息时不需要利用原始载体，则称为盲信息隐藏算法 否则称为非盲信息隐藏算法 。
考虑到安全以及应用方便的需要，目前大多数信息隐藏算法都采用盲信息隐藏算法。
1.4.2 信息隐藏系统
信息隐藏技术是一项复杂的系统工作，技术的实现涉及到包括嵌入信息本身、载体、隐藏算法和传输条件等各个因素以及相关的综合性问题。
1.信息隐藏系统特性
信息隐藏系统是支撑秘密通信的专有应用系统，所以秘密性 和通信性 是衡量信息隐藏系统的根本特性，而这两个特性中分别包括不可见性和抗分析性以及鲁棒性和容量性。
1）秘密性
秘密性是要求信息隐藏系统可以秘密地传输信息，使有意进行信息截取和破坏的攻击无法找到信息传输迹象，或者无法分析和提取秘密信息。
秘密性可以概括为系统的不可见性 和抗分析性 。
| 秘密性要求 | 概念 |
|---|---|
| 不可见性 | 要求不影响对原始载体的理解，即人类感知系统和机器设备都无法发现宿主信息内容包含了其他信息，同时不影响宿主信息的感觉效果和使用价值 |
| 抗分析性 | 信息隐藏系统要抵御信息隐藏分析（检测）技术，防止攻击者判断出隐藏信息的存在并成功提取出隐藏的信息内容 |
注意：不可见性是信息隐藏系统的最基础要求，也是抗分析性的基础。而抗分析性是信息隐藏系统的最高性能要求，在宏观上制约着通信系统的整体性能。
2）通信性
系统的通信性是应用层面上的一个要求，针对这个要求，信息隐藏系统需要满足鲁棒性和容量性。
| 通信性要求 | 概念 |
|---|---|
| 鲁棒性 | 鲁棒性指不因载体文件的某种改动而导致隐藏信息丢失的能力。这里所谓的”改动“是指传输过程中可能经历的处理（如信号处理，有损压缩，滤波，调制等）、恶意攻击或者信道中随机噪声的影响 |
| 容量性 | 容量性指载体图像和三维模型能够嵌入的欲隐藏信息的大小 |
鲁棒性与不可见性在信息隐藏系统中是对立因素，因为通常使用冗余嵌入，即重复嵌入相同的信息来增强鲁棒性，会造成信息嵌入过多，影响不可见性。
信息隐藏率： 指欲隐藏的信息量与载体信息量的比值。在保证不可见性的前提下，应尽量在载体中隐藏更多信息，提高信息传输的效率。
2.信息隐藏系统的组成要素
一套完整的信息隐藏系统应该包括两个子系统和9个功能模块。
预处理子系统
1.信息加密模块： 将欲隐藏的信息进行加密处理。
2.信息编码模块： 将欲隐藏的信息转化成符合嵌入系统性能条件的信息。
3.载体图像模块： 根据所要隐藏的信息特性和容量等进行载体图像的选取。
4.算法选择模块： 根据欲隐藏信息和载体图像的特性进行隐藏算法的选择。
5.载体解析模块： 根据隐藏规则解析出载体自身所隐含的信息。
6.置乱模块： 对信息进行置乱处理。
7.优化模块： 从调整隐藏顺序（置乱参数）入手对隐藏信息进行优化。
嵌入子系统
1.信息嵌入模块： 实现信息的嵌入操作。
2.补丁模块： 根据实际应用需要额外嵌入一些附加信息。
1.4.3 信息隐藏系统安全性分析
1.信息隐藏系统安全性分析的理论基础
1）定性评估方法
定性评估是使用最广泛的评估分析方法，它有很强的主观性，需要凭借分析者的经验、直觉或者业界的标准和惯例，为系统诸要素的大小或高低程度定性分级。
| 等级 | 描述 | 详细描述（有原始参数图像） |
|---|---|---|
| 1 | 可以忽略 | 含密载体几乎没有改变 |
| 2 | 较小 | 含密载体有极小的改动痕迹，计算机可以发现，肉眼很难区分 |
| 3 | 中等 | 含密载体有改动，肉眼感知不明显 |
| 4 | 较大 | 含密载体修改痕迹比较明显，肉眼可以感知 |
| 5 | 灾难性 | 含密载体修改痕迹明显，肉眼可以清楚看出 |
2）定量评估方法
定量评估就是试图以数值对系统进行分析评估和衡量的一种方法。
2.信息隐藏系统安全性分析的学习思路
信息隐藏系统安全性分析的学习内容主要包括安全要素、评估标准、层次结构、权重等级、评估方法与模型。
1.5 知识体系和学习结构
本书首先对基于数字图像和三维模型的信息隐藏区域和隐藏规则以及与之相关的新的基础理论进行介绍，利用优势理论按照空间域/变换域的分类规则进行信息隐藏算法设计；之后按照对算法性能的贡献点对算法进行分解，将其扩展为一个完整的信息隐藏系统；最后对系统的安全性进行分析。
标签：载体,系统,技术,信息,算法,隐藏 来源： https://blog.csdn.net/weixin_52125240/article/details/118858785