基于手機微博的信息隱藏技術的研究與實現

◆龐 博 龐毅林

（1.武警警官學院 四川 610000；2.華東理工大學信息學院 上海 200237)

基于手機微博的信息隱藏技術的研究與實現

◆龐 博1龐毅林2

（1.武警警官學院 四川 610000；2.華東理工大學信息學院 上海 200237)

本文以智能手機經常使用的新浪微博為公共通信媒介，研究適用于微博的JPEG插圖格式的F5與RS編碼的信息隱藏算法，實現了秘密信息的嵌入和提取，并具有較好的隱寫圖像質量，最后進行了相關客戶端的設計與實現。實驗結果表明，該設計對信息隱藏技術在社交媒體中的應用具有一定的實用性。

信息隱藏；手機微博；F5；RS 編碼

0 引言

信息隱藏已經成為信息安全領域中一個新的研究方向，并在計算機、通訊、保密等領域有著廣闊的應用前景[1-4]。隨著智能終端的不斷發展，更多的用戶選擇使用智能手機，通過一些社交平臺來分享信息。微博則是其中的熱門，用戶可以通過計算機，手機，平板電腦等各種終端發布140左右的文字，圖片，視頻等多媒體信息。通過用戶的轉發、評論，可以實現信息的快速分享。微博平臺支持圖像信息，而圖像是信息隱藏技術較好的載體，文獻[4]進行了基于手機終端網頁的信息隱藏技術研究，文獻[5]進行了基于Android系統的信息隱藏應用設計與實現。文獻[6]提出將矩陣編碼F5的隱寫方法應用于微博中。為進一步提高隱寫質量和信息隱藏的安全性，本文以智能手機經常使用的新浪微博為公共通信渠道，提出適用于微博的JPEG插圖格式的F5與RS編碼相結合的信息隱藏方法，并進行了相關的客戶端設計與軟件實現，測試結果表明，該設計實現了基于手機微博的信息隱藏，該對信息隱藏技術在社交媒體中的應用具有一定的實用性。

1 基于手機微博的信息隱藏算法

在文獻[6]的基礎上，為進一步提高信息傳輸的可靠率和安全性，增加了RS編解碼技術。研究基于F5和RS編碼的信息隱藏算法并應用于新浪微博平臺。

1.1 信息隱藏的嵌入

假定一個碼字a，其中有n個可以修改的比特位，有一個長為k比特的信息x。具體的算法步驟為：

1. JPEG壓縮。2.對要傳輸的信息進行RS編碼，得到編碼后的秘密信息。3.統計非零的AC系數，根據其數量和秘密信息的長度決定參數k。

4.計算碼字長度n=2k-1。

5.在秘密信息前添加32比特頭信息以表示秘密信息的大小，并擴展到k的整數倍，同時將整個信息的長度擴展為k的整數倍。

6.使用（1,n,k）的矩陣編碼方法嵌入秘密信息。具體描述為：a)用n個非0系數填充緩存。

b)對該緩存按公式（1）進行哈希操作，這里 ai是非零 AC系數的最低位。

c)將信息隨后的k個比特按照公式（2）進行異或運算。

d)如果c)中計算出的s等于0，則不修改緩存中任何值。否則將1到n個系數中的第s個系數的絕對值減1。

e)檢測步驟d)是否會產生值為0的系數，如果產生了，則調整緩存，再讀入一個非零系數并重復過程6.a)。如果沒有產生零系數，就將緩存中的值替代原來的值，如果還有信息需要隱藏，重復過程6.a)。

7.進行JPEG壓縮生成隱秘圖像。

1.2 信息隱藏的提取

提取過程描述如下：

1.進行JPEG解碼，得到量化DCT系數。

2.根據使用的k，計算碼字長度n=2k-1。

3.n個非零AC系數一組，根據公式（3）先提取出頭信息得到秘密信息的大小。

4.重復步驟3，直至完全提取秘密信息。

5.如果秘密信息是圖像，將比特流轉換為圖像矩陣表示。

2 實驗結果

用 C#編程實現了信息隱藏算法的嵌入與提取實驗。采用PSNR（峰值信噪比）作為參數指標。其中，載體圖像像素值；含隱寫信息圖像像素值。

實驗使用圖1中(c)所示的50*50圖片作為隱秘圖像，使用圖1(a)所示的 1024*1024的圖片作為載體圖像，經過嵌入后可以得到圖1(b)所示的隱寫圖像。隱寫后的圖像和隱寫前的在視覺上完全無法感知出差別，隱蔽性好。由于本算法使用了F5矩陣編碼和RS編碼，最多只在一個DCT系數塊中做一次加/減1的系數修改，所以引起的失真非常小，嵌入圖像和嵌入文字后的PSNR值分別為37dB和38dB，修改前后的DCT系數直方圖基本沒有變化。實驗結果表明該信息隱藏算法是有效的。

圖1 信息隱藏效果圖

3 基于手機微博的客戶端設計與實現

客戶端主要實現的功能包括主界面：即撰寫微博和查看微博界面；用戶認證授權；生成載密圖像；提取秘密信息。客戶端設計界面如圖2所示。各模塊的主要作用如下：

圖2 客戶端界面設計

（1）主界面：包含撰寫微博和查看微博，并提供進入其他模塊的按鈕。授權之后，該模塊可以實現編輯發送微博信息，也可以插入圖片信息，查看關注的微博等。

（2）用戶認證授權：用戶認證授權是為了讓服務器檢驗用戶的合法性，獲取用戶授權信息，得到UserID，Access Token，Access Secrect三組數據。有了這三組數據之后應用程序才有權限獲取用戶的個人資料，關注的微博等信息。

（3）生成載密圖像：可以將文本或較小的圖像嵌入到載體圖像中進行發送。最終生成一張jpeg格式的隱秘圖像并自動插入到微博中。

（4）提取秘密信息：可以選擇秘密圖像，通過提取算法提取出機密信息，并展示給用戶。

客戶端信息隱藏的嵌入與提取的實現效果如圖3所示。

圖3 基于安卓平臺的手機微博信息隱藏的客戶端實現

4 結束語

本文提出了一種基于手機微博的信息隱藏算法，運用F5矩陣編碼和 RS編碼方法，實現秘密信息的嵌入與提取，并用 C#高級編程語言進行了客戶端的軟件設計，實現了撰寫微博，查看微博，信息嵌入與秘密信息的提取等功能。測試結果表明，所開發的系統滿足手機微博的信息隱藏應用，具有一定的實用性。但如果秘密信息較大，在生成隱秘圖像時，會產生較長的等待時間，可以通過改進手機配置以提高算法的應用性能。在未來的工作中，考慮進一步改進信息隱藏算法以提高隱藏容量和增強安全性。

[1]Cuiling Jiang,Yilin Pang,Shun Xiong.A High Capacity Steganographic Method Based on Quantization Table Modification and F5 Algorithm[J].Circuits System Signal Processing，2014.

[2]蔣翠玲，林家駿.一種基于遺傳算法和 BP網絡的魯棒圖像哈希方法[J].應用科學學報，2016.

[3]蔣翠玲，黃帥等.一種基于 PDF417條碼的魯棒數字水印方法[J].網絡與信息安全學報，2016.

[4]付兵.基于手機終端網頁的信息隱藏技術研究[J],長江大學學報，2008.

[5]白丹金.基于 Android系統的信息隱藏應用設計與實現[D].西安電子科技大學，2013.

[6]趙顯芬.基于手機微博的隱蔽通信技術研究[D].南京理工大學,2012.