信息隱藏技術的研究與發展

摘 要 信息隱藏是一種集多學科理論與技術于一身的新興技術領域， 它是利用人類感覺器官對數字信號的感覺冗余， 將一個消息隱藏在另外一個普通消息中， 而由于隱藏后消息的外部表現的只是普通消息的外部特征， 故并不改變普通消息的本質特征和使用價值。

關鍵詞 信息隱藏 空域法 變換域法 信道隱藏

中圖分類號:TN99 文獻標識碼:A

一、信息隱藏的關鍵技術

信息隱藏的主要方法包括在時間域、空間域、變換域的隱藏，另外還有基于文件格式和載體生成技術的隱藏。信息隱藏技術種類較多，主要包括有:

(一)空域法。

在空間域來實現信息隱藏，多采用替換法。由于人類感覺系統的有限性，對于某些感覺變化不敏感，可直接用欲隱藏的信息來替換載體文件的數據，但不會影響到載體文件的可見性。

另一種常用的方法為統計隱藏法，對于靜止圖象來說，根據圖象中象素的統計特征來將信息嵌入到象素的亮度值中，如隨機選取N 個象素點(a ，b) ，a 的亮度值增加1 ，則b 的亮度值減1 ，來保持整個圖象的平均亮度不變。適當調整參數，它對于J EPG壓縮、FIR 濾波和圖象裁剪有一定的抵抗性。

此外，偽隨機置換、圖象降質和秘密信道、將信息編碼在基于調色板圖象中、量化和抖動、失真技術等也都是空域法中的主要方法。

(二)變換域法。

將信息隱藏在載體文件的重要位置，與空域方法相比，它對諸如壓縮、修剪等處理的攻擊魯棒性更強，一般在正交變換域中進行，主要有離散傅立葉變換(DFT) 、離散余弦變換(DCT) 域、離散小波變換(DWT) 域、Mellin - Fourier 變換域中的信息隱藏。變換域法的主要特點是:利用擴頻通信技術或密碼學原理，將欲隱藏的信息嵌入到載體文件的變換域系數中，再經過反變換生成隱密文件(如J EPG中的隱藏算法) 。

小波域中的信息隱藏是新的研究方向，小波的多分辨率思想對根據魯棒性和視覺效應來設計一個好的信息在載體中的分布方式(即定位) 是很有用的，它可以充分利用人類的視覺模型( HVS) 和聽覺模型(HAS) 的一些空間- 頻率特性，使嵌入信息的不可見性和魯棒性都得到改善。

此外，數字音頻的相位編碼、數字音頻的回聲隱藏都是變換域中的常用技術。

(三)信道隱藏。

利用信道的一些固有特性進行信息隱藏，主要包括在網絡模型中的信息隱藏和擴頻信息隱藏。

網絡模型中的信息隱密是指利用網絡的控制信號或通信協議等媒介中的一些固定空閑位置或信號進行秘密信息的傳送，以達到信息隱藏的目的。為實現不可見或不可測，須在發送前對秘密信息進行隨機調制，使得出現在那些位置的數據表現出良好的隨機性。

擴頻(SS) 通信技術提供了一種低檢測概率、抗干擾的通信手段，它使得檢測和去除信號變得困難，因而基于擴頻技術的嵌入技術具有相當的魯棒性。信息隱藏中常用的兩種擴頻方法為直接序列方法和跳頻方法。

二、信息隱藏技術的發展方向

目前，使用密碼加密仍是網絡上主要的信息安全傳輸手段，信息隱藏技術在理論研究、技術成熟度和實用性方面都無法與之相比，但它潛在的價值是無法估量的，特別是在迫切需要解決的版權保護等方面，可以說是根本無法被代替的，相信必將在未來的信息安全體系中發揮重要作用。

信息隱藏的研究熱點和難點問題是信息隱藏的容量問題。信息隱藏在算法研究到一定程度后，急需解決一些深層的基礎理論問題，例如，如何建立不可感知性的數學度量模型，信息隱藏的容量上界如何計算，能否達到此容量上界，通過哪些指標綜合評價信息隱藏算法的優劣等。而隱藏分析，現在也越來越受到重視。分析的目的就是要在一批看似正常的多媒體載體中，通過各種分析方法，找出被懷疑隱藏有秘密信息的載體，然后通過提取、破譯或者破壞，達到攔截和破壞秘密信息隱蔽傳遞的目的。信息隱藏分析有三個層次。第一，要回答在一個載體中，是否隱藏有秘密信息。第二，如果藏有秘密信息，提取出秘密信息。第三，如果藏有秘密信息，不管能否提取出秘密信息，都不想讓秘密信息正確到達接收者手中，因此，第三步就是將秘密信息破壞，但是又不影響偽裝載體的感觀效果(視覺、聽覺、文本格式等) ，也就是說使得接收者能夠正確收到偽裝載體，但是又不能正確提取秘密信息，并且無法意識到秘密信息已經被攻擊。

三、結束語

本文通過對信息隱藏的關鍵技術以及信息隱藏技術的發展方向的闡述使人們對信息隱藏技術有個更深層次的了解。Internet上的保密通信和數字產品版權保護方面的強烈需求，已成為信息隱藏技術研究的強大推動力。在國家安全和軍事領域，信息隱藏技術的應用前景也不可估量。今后，隨著Internet的快速發展，信息隱藏技術將會更大范圍地應用于民用與商用，這也是各大公司、部門投資開發該技術的主要原因。

(作者:中南財經政法大學計算機科學與技術專業0701班在讀本科生)

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