數字水印技術在保密通信中的應用研究

摘 要：針對當前保密通信技術的弱點和技術瓶頸，研究了信息隱藏技術在保密通信中的重要價值和典型應用，提出了一種利用新技術實現保密通信的新思路。對信息隱藏技術中的一種重要方法數字水印技術做了仔細分析，探討了它在保密通信中的運用方法，在此基礎上提出了一種通過數字水印技術實現保密通信的方法，分析并設計了運用該項技術實現保密通信的具體實現方案。針對應用最廣泛的語音通信，研究并分析了數字水印音頻隱藏技術的具體思路和實現方法，對其中的關鍵技術及方法作了闡明。

關鍵詞：信息隱藏 數字水印 保密通信

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0028-01

1 信息隱藏

采用密碼技術將明文加密傳遞，一直是保密通信的一種重要手段，尤其是在軍事通信領域。對于攻擊者而言，密文難以破譯，因此即使接收到也不能獲取通信的內容。但是攻擊者可以對密文進行攔截并破壞后再發送，使得接收者不能接收正確的信息。因此如何巧妙的對信息進行隱藏，使得攻擊者不能察覺秘密信息的傳遞是一項值得我們思考的技術。

信息隱藏和傳統的密碼技術有本質的不同。信息隱藏研究如何將某一機密信息秘密隱藏于另一公開的信息中，然后通過公開信息的傳輸來傳遞機密信息。從實際應用上來看，它更像反偵察技術中的偽裝術，具有很大的迷惑性，可以使秘密信息躲過攻擊，安全到達接收方。

2 數字水印

數字水印技術是信息隱藏技術的一個非常重要的分支，1993年由Caronni提出，主要應用于版權保護、圖像認證和票據防偽等方面。將版權的標志信息制作成文字、標識或者編碼序列等形式的數字水印，以不可見的形式疊加隱藏在原始數據之中。沒有經過授權的用戶不能讀取水印保護的數據。目前很多重要部門通過數字水印對文件進行保密，給用戶計算機安裝數字水印系統，則經過計算機處理過的文檔自動加入數字水印，沒有安裝水印系統的計算機則不能識別水印文件，另一方面通過文件中的水印還可以確定文件的來源，識別文件的真偽。

3 信息隱藏技術在軍事保密通信中的應用

信息隱藏技術在軍事保密通信中具有較高的應用價值，將保密信息通過特定的算法制作成水印信息，嵌入到公開的載體信息中，如視頻或音頻之中，再通過信道發送，攻擊者根本無法察覺隱藏信息的存在，將其稱為信息偽裝。對于攻擊者而言，探測到的是信息的表面形式，而水印是不可見的，因此難以覺察到保密信息的存在，就不會對通信進行攻擊。另一方面，如果沒有掌握該文件的水印加密算法，就不能讀取水印保護的信息，難以獲得保密通信內容。在接收端，檢測器則可以通過密鑰從隱蔽載體中恢復檢測出秘密信息。秘密信息還可以不依賴于軍事保密通信渠道傳輸，為軍事信息安全提供了一個嶄新的思路。

4 保密信息音頻隱藏技術實現方案

軍事通信中很多命令都是通過電臺在開放的信道中傳遞，安全性差，容易被敵方截獲和攻擊。采用信息隱藏技術，可以將需要保密的命令嵌入普通的音頻信號或噪音中傳遞，這樣即使被敵方截獲到，也容易被認為是無價值的普通的音頻信號被忽略，具有極大的隱蔽性和欺騙性。數字水印的嵌入可以在時域和空域進行，也可以在頻域進行。時域、空域的水印算法一般較容易實現，但抗攻擊性較差。采用頻域法將原始信號與載體信號在頻域疊加，可以較好的實現音頻信息隱藏。嵌入式小波編碼算法，可以通過小波分解得到子帶的變換系數，從而將水印信息疊加在子帶系數上實現音頻信息頻域隱藏。

水印嵌入算法：

讀入音頻信號：

[y，Fs，bits]=wavread（FILE）；

提取小波系數

[c，l]=wavedec（y，3，'db4'）；

嵌入水印信號 x（i）=x（i）.*（1+rr'）；

水印提取算法：

（1）讀取水印信號。

[y1，Fs1，bits1]=wavread（FILE1）。

（2）提取小波系數。

[c1，l1]=wavedec（y1，3，'db4'）。

（3）提取水印信號：z（i）=x1（i）-x（i）；

小波變換算法嵌入水印信號關鍵是嵌入水印信號的小波分量的選取。從宿主信號的波形我們可以看出，高頻分量和低頻分量的小波系數的值不同，在水印信號疊加時，關鍵是選取幅值較高的分量疊加水印信號，這樣嵌入的水印信號才不會對原宿主信號產生較大影響，影響其聽覺效果。通過本例可以看出，嵌入水印信號后音頻信號的波形沒有明顯變化。

5 結語

對于軍事通信而言，信息傳輸的安全和有效是非常關鍵的問題，目前的解決方法是跳頻和擴頻通信技術，這些對于我們裝備的性能提出了很高的要求。信息隱藏技術可以通過軟件算法實現保密模塊，為軍事保密通信提供了一種新的思路。信息偽裝拓寬了信息傳輸渠道，因此開展這些方面的研究是非常重要的。

參考文獻

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