数字图像中的信息隐藏技术研究-计算机应用专业论文.docx

第一章信息安全与信息隐藏综述当今的社会是一个信息社会，信息和信息技术正在改变着传统的生产与生活方式，信息业成为社会发展的重要战略资源，信息产业也已经成为国民经济新的增长点。在整个信息产业中，信息安全产业相对规模虽然不大，但敏感度高、影响面广。特别是在当前信息技术大规模普及的情况下，计算机网络技术和多媒体信息处理技术已触及到人类生存与生活的每一个角落，极大地提高了人类信息交流的效率，给人们带来便利的同时也暴露出越来越严重的安全问题。信息安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性学科[1-3]。从广义来说，凡是涉及到信息的必威体育官网网址性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是信息安全的研究领域。1.1 信息安全背景、现状及发展早在2001年，中国工程院院士何德全教授就在《召唤INTERNET安全范式》[4]一文中从信息安全的范式的角度总结了信息安全发展经历的几个主要阶段：七十年代，主机时代的信息安全是面向单机的,由于早期的用户主要是军方,信息的必威体育官网网址性是信息安全的主要考虑；八十年代，微机和局域网的兴起带来了信息在微机间的传输和用户间的共享问题,丰富了信息安全的内涵,使人们认识到数据完整性、可用性的重要性,安全服务、安全机制等基本框架,成为信息安全的重要内容；九十年代，爆炸性的发展把人类带进了一个新的生存空间，如何处理好这样一个高度分布、边界模糊、层次欠清、动态演化,而用户又在其中扮演主角的极为复杂而又巨大的系统的安全问题,是目前信息安全领域面临的巨大挑战。信息安全本身包括的范围很广，大到国家军事政治等机密安全，小到诸如防范企业机密、个人隐私的泄露等等。不管是机构还是个人，正把日益繁多的事情托付给计算机来完成，电子银行业务使财务账目可通过计算机网络查阅，执法部门从计算机中了解罪犯的前科，医生们用计算机管理病历并通过计算机网络实施异地诊断和医疗。越来越多的重要或敏感信息正经过并且必须经过脆弱的通信线路在计算机系统之间传送。所有这一切，把信息安全问题推到了时代的风口浪尖，信息安全的影响面已延展到整个信息技术的终端受众。目前，我国的信息技术总体水平还比较落后，在信息安全技术创新方面还面临诸多挑战。技术基础平台受制于人，如核心芯片、操作系统等；关键技术水准有待提高，如缺少满足金融、电信、医疗等部门迫切需求的高性能网络安全产品；信息安全标准化相对滞后，缺乏相应理论指导；信息安全专业人才需求与供给矛盾突出，高端人才极其匮乏的同时中低端人才竞争激烈；互联网安全管理任务异常艰巨。2008年，我国信息安全领域的主要学术带头人，国家重点基础研究发展规划项目“信息与网络安全体系研究”首席科学家蔡吉人院士在《技术创新推进信息安全产业发展》一文中指出，可信计算、互联网控管、信息安全测评、信息系统漏洞发现、高性能密码芯片、海量数据存储安全、高性能网络安全平台等七大方面是信息安全技术的发展重点[5]。1.2信息隐藏综述随着信息安全重要性的不断升级，信息安全领域内“攻”与“守”之间的对抗也越来越激烈。一方面，人们从管理、技术乃至法规等方面积极构筑网络与信息安全的防护体系；另一方面,病毒、黑客等各种攻击、破坏与盗取信息者总能在网络的运行和发展中找到它的温床。在永不落幕的螺旋式对抗中，新思想不断涌现，新技术不断诞生。在浩大的信息安全技术海洋中存在着一个分支——信息隐藏技术。信息隐藏(Information Hiding)是利用人类感觉器官的不敏感性(感觉冗余)，以及多媒体数字信号本身的冗余性(数据特性冗余)，将隐藏对象嵌入于一个宿主信号(或者称为掩护媒体)中，不影响宿主信号的感知效果和使用价值。它涉及感知科学、信息论、密码学等多个学科领域，涵盖图像处理、信号处理、扩频通信等多种专业技术。1.2.1信息隐藏的背景、发展与重要意义信息隐藏是一门具有深远渊源和历史背景的新兴学科。早在远古时代就有人将秘密信息写在信使的光头上，然后等头发长出来掩蔽这些机要信息的存在，最后信使到达接收者处后将头发再次剃光就得到了机要信息。至于古今中外的间谍们所使用的包括不可见墨水、缩微术、暗语等等间谍技术更是典型的信息隐藏手段。我国古代的“藏头诗”也是一种有代表性的信息隐藏方法。好的藏头诗不仅可以暗示信息，往往主题鲜明、意境优美，读者的注意力被诗文本身吸引，于是就忽略了“藏”的内容。国际上对信息隐藏技术的研究从上世纪90年代开始的。1996年5月30日至6月1日，在英国剑桥牛顿研究所召开了首届国际信息隐藏学术研讨会，对信息隐藏技术起到了极大的推进作用。1998年以来，《IEEE图像处理》、《IEEE会报》、《IEEE通信选题》、《IEEE消费电子学》等许多国际重要期刊都组织了相关的技术专刊或专题新闻报导。SPIE（International