第三章信息隐藏基.ppt

第3章信息隐藏基本原理 想办法在看似正常的信息中，传递秘密信息。这种通信，我们称之为不可视通信，或者称为阈下通信。 不可视通信的一种方式就是我们要研究的信息隐藏。 信息隐藏，就是在一些载体信息中将需要必威体育官网网址传递的信息隐藏进去，而载体本身并没有太大的变化，不会引起怀疑，这样就达到了信息隐藏的目的。 第3章信息隐藏基本原理 设计一个安全的隐蔽通信系统，还需要考虑其他可能的问题 信息隐藏的安全性问题，隐藏了信息的载体应该在感官上(视觉、听觉等)不引起怀疑 信息隐藏应该是健壮的 对公开传递的信息做一些形式上的修改，隐藏的信息应该能够经受住对载体的修改 故意去修改一些可能隐藏有信息的地方 隐藏进伪造的消息 3．1 信息隐藏的概念 A打算秘密传递一些信息给B，A需要从一个随机消息源中随机选取一个无关紧要的消息c，当这个消息公开传递时，不会引起怀疑，称这个消息c为载体对象。然后把需要秘密传递的信息隐藏到载体对象c中，此时，载体对象c就变为伪装对象c’。 伪装对象和载体对象在感官上是不可区分的，即当秘密信息优嵌入到载体对象中后，伪装对象的视觉感官(可视文件)、听觉感官(声音)或者一般的计算机统计分析都不会发现伪装对象与载体对象有什么区别，这样，就实现了信息的隐蔽传输，即掩盖了信息传输的事实，实现了信息的安全传递。 3．1 信息隐藏的概念 不可视通信的安全性主要取决于第三方有没有能力将载体对象和伪装对象区别开来。 在载体信息源的产生上也应该建立一些约束，并不是所有的数据都可以作为不可视通信的载体的。 3．1 信息隐藏的概念 一方面，存在冗余空间的数据可以作为载体。由于测量误差，任何数据都包含一个随机成分，称为测量噪声。这种测量噪声可以用来掩饰秘密信息。 如图像、声音、视频等，在数字化之后，都存在一定的测量误差，它们是不能被人类感官系统精确分辨的，因此，在这些测量误差的位置放人秘密信息，人类的感官系统仍然无法察觉。 3．1 信息隐藏的概念 另一些不存在冗余空间的数据也可以作为载体，但是它们所携带秘密信息的方式就与前一类载体有所区别，因为不存在冗余空间的数据，不允许在数据上进行些许修改，否则将引起数据的改变。 例如文本文件，文件编码的任何一个比特发生变化，将引起错误的文字。因此，在这样一类数据上的信息隐藏，应该考虑另外的方式。针对不同的载体信号，设计不同的信息隐藏方式。 3．1 信息隐藏的概念 另一方面，应该有一个较大的载体信息库供选择，原则上，一个载体不应该使用两次。 因为如果观察者能够得到载体的两个版本，那么，他有可能利用两次的差别来重构秘密信息，或者破坏秘密信息。 3．2 信息隐藏的分类 1.无密钥信息隐藏 2.私钥信息隐藏 3.公钥信息隐藏 3．2．1无密钥信息隐藏 如果一个信息隐藏系统不需要预先约定密钥，称其为无密钥信息隐藏系统。 信息隐藏过程可描述为一个映射 这里C是所有可能载体的集合，M是所有可能秘密消息的集合，C’是所有伪装对象的集合。 信息提取过程也可看作一个映射 3．2．1无密钥信息隐藏 定义3．1(无密钥信息隐藏) 对一个五元组 其中C是所有可能载体的集合，M是所有可能秘密消息的集合，是所有可能伪装对象的集合。 是嵌入函数 是提取函数 若满足性质：对所有 和 ，恒有： ，则称该五元组为无密钥信息隐藏系统。 3．2．1无密钥信息隐藏 在所有实用的信息隐藏系统中，载体集合C应选择为由一些有意义的、但表面上无关紧要的消息所组成(比如所有有意义的数字图像的集合，有意义的数字声音的集合，有意义的数字视频的集合等)，这样通信双方在交换信息的过程中不至于引起监视者的怀疑。 嵌入函数应该满足这样一个条件：使载体对象和伪装对象在感觉上是相似的。从数学角度说，感觉上的相似性可通过一个相似性函数来定义。 3．2．1无密钥信息隐藏 定义3．2(相似性函数) 设C是一个非空集合，一个函数 对 ，若满足： 则sim称为C上的相似性函数。 3．2．2私钥信息隐藏 设计安全的信息隐蔽传输算法时，应该假定信息隐藏算法是公开的，也就是说，在线路上监视的第三方知道信息隐藏算法，他可以对A、B之间传递的每一个载体对象进行分析，用相应的信息提取算法提取秘密信息。 但是，在他不知道伪装密钥的情况下，无法提取出有效的秘密信息，正如同已知加解密算法，但不知道密钥，仍然无法破译密码一样。 3．2．2私钥信息隐藏 定义3．3(私钥信息隐藏) 对一个六元组