信息隐藏与水印技术第5章.ppt

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1、第5章 信息隐藏 分析,返回总目录,目录,5.1信息隐藏分析的方法,5.2信息隐藏分析的分类,5.3信息隐藏分析示例,返回总目录,5.4习题五,基本要求：）了解信息隐藏分析的方法；）了解信息隐藏分析的分类；）通过一些示例熟悉信息隐藏分析过程。学习重点：）信息隐藏分析的概念、方法及分类；,5.1信息隐藏分析的方法,引言,隐写（信息隐藏）（steganography）目的：以表面正常的数字载体如静止图象、数字音频和视频信号等作为掩护，在其中隐藏秘密信息。额外数据的嵌入既不改变载体信号的视、听觉效果，也不改变计算机文件的大小和格式（包括文件头），使隐蔽信息能以不为人知的方式进行传输隐写分析（steg

2、analysis）对多媒体信号进行统计分析，判断其中是否含有隐蔽信息,返回目录,5.1信息隐藏分析的方法,引言,隐写和反隐写是互联网时代信息战的一项重要内容，对信息安全具有重要意义隐写使保密通信更加安全9.11 事件以后，隐写术被国际恐怖组织用于传递敌对信息的可能性引起了研究人员和公众的强烈关注能使恶意代码潜入对方信息系统造成巨大的破坏,5.1信息隐藏分析的方法,引言,隐写和隐写分析在军事、情报、国家安全方面的重要意义是不言而喻的设计高度安全的隐写方法是一项富于挑战性的课题对隐写的准确分析往往比隐写本身更加困难,5.1信息隐藏分析的方法,引言,有报道称，首先将科学家在隐写研究中取得的早期成果用

3、于实践的就有基地和哈马斯等国际恐怖组织一些国家的警方也曾在恐怖组织的计算机内查获大量可疑图象和视频文件，据分析可能藏有与恐怖行动有关的信息,5.1信息隐藏分析的方法,引言,一些研究者开始对著名网站上数以百万计的图象展开搜索和检测，试图寻找可能存在的敌对隐蔽信息他们又用所谓字典式攻击法分析了USENET上数以百万计的文档这些工作虽然未能找到隐蔽恐怖信息的确凿证据，却推动了隐写和隐写分析的研究,5.1信息隐藏分析的方法,引言,信息隐藏的两个分支用于版权保护的数字水印隐蔽通信（隐写）隐写与密码的区别密码：掩盖传递的内容隐写：掩盖“正在进行秘密通信”的事实,5.1信息隐藏分析的方法,引言,共性在数字媒

4、体信号中嵌入不可察觉的隐蔽信息差异通信内容不同隐写：通信内容是被隐藏的消息，宿主信号的选取有任意性水印：通信内容是宿主信号本身,隐写与数字水印,5.1信息隐藏分析的方法,引言,差异稳健性水印：稳健性要求高隐写：对稳健性要求不高，甚至可以是脆弱的隐蔽性水印：不影响宿主信号的视听觉效果（商用价值），其存在性往往可以公布，公开申明多媒体产品受到数字水印的保护隐写：必须毫不引起局外人的注意。一旦隐蔽信息的存在性被察觉，即使内容未被破译，隐写亦告失败,隐写与数字水印,差异嵌入数据量水印：通常只需要携带有关版权的少量信息隐写：要实现隐蔽通信，往往要求携带足够数量的秘密数据,5.1信息隐藏分析的方法,引言,

5、隐写与数字水印,5.1信息隐藏分析的方法,引言,密码设计与分析,密码设计：研制密码算法密码分析：在未知密钥的情况下，试图破译密码密码分析的目的破译密码寻找密码算法的漏洞，促进研制安全性更高的密码算法,5.1信息隐藏分析的方法,引言,信息隐藏与分析,信息隐藏：研究信息隐藏算法隐藏分析：或称隐写检测，指在未知密钥等情况下，分析载体中是否存在秘密信息,5.1信息隐藏分析的方法,引言,发现隐藏信息：即判断在一个载体中是否隐藏有秘密信息。提取隐藏信息：如果隐藏有秘密信息，如何提取出秘密信息。破坏隐藏信息：将秘密信息破坏，但又不影响伪装载体的感官效果。即便接收者正确接收到伪装载体，却不能正确提取，并无法意

6、识到秘密信息已经被攻击。,信息隐藏分析的3个层次,5.1信息隐藏分析的方法,引言,信息隐藏分析的目的,发现、提取、破坏寻找隐藏算法的漏洞，促进研制安全性更高的隐藏算法,5.1信息隐藏分析的方法,发现隐藏信息,空间域低比特替换方法的隐藏分析正常的量化噪声应满足高斯分布，用秘密信息替换后（或者秘密信息加密后再替换），其分布就会发生变化分析伪装对象低比特位的统计特性，来判断是否存在信息隐藏（如P194图6.1所示）,5.1信息隐藏分析的方法,发现隐藏信息,调色板图像的隐藏分析分析调色板有无异常变换域方法的隐藏分析较困难针对具体隐藏算法，寻找特定算法所产生的特征文件格式法隐藏的分析分析文件大小与数据大

7、小是否一致,5.1信息隐藏分析的方法,提取隐藏信息,在未知隐藏算法、隐藏位置、隐藏密钥的情况下，要提取隐藏信息是非常困难的。如果信息是先加密再隐藏，即使找到隐藏的信息，也要通过破译密码才能提取真正的密文目前只能对一些简单的隐藏算法进行提取（明文隐藏的情况下）最低比特位顺序隐藏文件格式法隐藏,5.1信息隐藏分析的方法,破坏隐藏信息,在信息监控时，如果发现可疑的文件在传输，但又无法提取出秘密信息，无法掌握确切的证据证明其中确实有问题，这里可以采取的对策就是：让伪装对象在信道上通过，但是破坏掉其中有可能嵌入的信息，同时对伪装载体不产生感官上的破坏，便利接收方能够收到正常的载体，但是无法正确提取出秘密

8、信息，这样也达到破坏非法信息秘密传递的目的。,5.1信息隐藏分析的方法,破坏隐藏信息,对于以变形技术在文本的行间距、字间距、空格和附加字符中隐藏的信息，可以使用文字处理器打开，将其格式重新调整后再保存，这样就可以去掉有可能隐藏的信息。在第二次世界大战中，检查者截获了一船手表，他们担心手表的指针位置隐含了秘密信息，因此对第一个手表的指针都做了随机调整，这也是一个类似的破坏隐藏信息的方法。,5.1信息隐藏分析的方法,破坏隐藏信息,时空域中的LSB方法隐藏信息的破坏 叠加噪声有损压缩 变换域方法隐藏信息的破坏几何变换：扭曲、裁剪、旋转、缩放等信号处理：滤波、模糊化等数模转换和模数转换（如图像的打印和

9、扫描，声音的播放和重新采样等）重复嵌入,5.2信息隐藏分析的分类,分类,根据已知消息分类根据隐藏算法分类根据分析方法分类,返回目录,5.2信息隐藏分析的分类,根据已知消息分类,仅知伪装对象分析只能得到伪装对象。分析难度较大已知载体分析 可以获得原始载体和伪装对象。这种类型的分析相对较容易，但是能够得到原始载体的场合不多 已知隐藏信息分析已知隐藏的消息。分析难度较大,5.2信息隐藏分析的分类,根据已知消息分类,选择伪装对象分析 已知隐藏算法，和伪装对象选择消息分析 用某个隐藏算法对一个选择的消息产生伪装对象，然后分析伪装对象中产生的模式特征已知隐藏算法、载体和伪装对象分析 已知隐藏算法和伪装对象

10、，以及原始载体,5.2信息隐藏分析的分类,根据隐藏算法分类,空间域隐藏分析分析文件格式；分析最低有效位(LSB)；etc变换域隐藏分析变换域方法千变万化，如有修改低频系数、有修改中频系数、有利用相邻变换域系数之间关系来隐藏信息等，针对变换域的信息隐藏分析较难，但针对一些具体的隐藏算法，仍可能研究出适当的信息隐藏分析方法,5.2信息隐藏分析的分类,根据分析方法分类,感官分析用人眼、耳对伪装对象进行分析，判断是否可疑（P194图6.1）统计分析对比正常载体的统计特性和伪装对象的统计特性（关键问题是如何得到原始载体数据理论期望频率分布）特征分析寻找特定隐藏算法所产生的固有特征。感官、格式上的特征如基

11、于文件格式中空余空间的隐藏分析、磁盘上未使用区域的信息隐藏分析、TCP/IP协议包头中隐藏信息的分析等都较直观。,5.3信息隐藏分析示例,BMP图像文件格式的信息隐藏分析,BMP文件格式BMP文件中隐藏数据的可能性 在图像文件尾可附加任意长度的数据，即文件结构法隐藏 利用调色板数据可隐藏少量信息在文件图像数据部分可进行各种信息隐藏，如利用LSB法和变换域法隐藏数据,返回目录,5.3信息隐藏分析示例,BMP图像文件格式的信息隐藏分析,BMP图像文件中的隐藏分析 针对文件结构法的隐藏分析 把图像数据读出再保存，可以去除粘贴的信息比较实际文件尺寸和有效文件尺寸针对调色板数据的隐藏分析 统计图像数据区没有使用的颜色位置，然后把这些位置的比特提取出来进行分析 针对LSB的隐藏分析 统计分析方法,5.3信息隐藏分析示例,GIF图像文件格式的信息隐藏分析,GIF图像文件中隐藏数据的可能性 某些数据字段文件尾部在文件图像数据部分可进行各种信息隐藏，如利用LSB法和变换域法隐藏数据,GIF图像文件中的隐藏分析 基于文件结构法隐藏的分析 基于LSB法隐藏的分析,5.4习题,返回目录,P166思考题第1、4题,本章完！谢谢大家的合作！,手机E-mail:祝同学们学业大成！有问题或建议请与本人直接联系！,