信息隱藏基本原理

信息隱藏基本原理第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第2章信息隱藏基本原理本章目標(biāo):在讀完本章之后，你應(yīng)該能夠：(1),理解信息隱藏的基本原理;(2),了解隱寫系統(tǒng)的分類;(3),理解一般的數(shù)字水印系統(tǒng);(4),理解隱寫術(shù)的主要術(shù)語(yǔ)和基本分類;(5),理解數(shù)字水印技術(shù)的主要術(shù)語(yǔ)和基本分類。第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日信息隱藏技術(shù)是近幾年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界興起的一個(gè)前沿研究領(lǐng)域。特別是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，信息隱藏技術(shù)的研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，需要采用?shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、數(shù)據(jù)完整性鑒別技術(shù)；為保證信息存儲(chǔ)安全，必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全和終端安全。信息安全的研究包括兩個(gè)主要研究方向：信息加密與信息隱藏。在信息安全的研究理論體系和應(yīng)用體系中，密碼技術(shù)已經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展，形成了較完整的密碼學(xué)理論體系，有一系列公認(rèn)的、經(jīng)典的、可靠的算法。然而，在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的條件下的信息隱藏，雖然可以追溯到公元前，但其完備的理論體系還尚未建立。在本章中將詳細(xì)地闡述信息隱藏的基本術(shù)語(yǔ)、基本原理的分類等基礎(chǔ)知識(shí)。第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.1信息隱藏的基本原理與分類

LisaM.Marvel博士于1999年提出了SSIS（spreadspectrumImagesteganogrphy擴(kuò)展頻譜的圖像信息隱藏中闡述了信息隱藏的基本原理，那就是先將秘密信息嵌入到噪聲信號(hào)中，然后再隨噪聲信號(hào)嵌入到數(shù)字圖像中，因?yàn)閿?shù)字圖像中存在著噪聲信號(hào)，如果噪聲的容量不大，在沒(méi)有原始圖像比較的情況下，一般人類視覺(jué)和計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析都無(wú)法感知到秘密消息的存在，這樣隱寫就成功了。在提取秘密信息時(shí)，需要圖像恢復(fù)和差錯(cuò)控制編碼技術(shù)，前者得到原始圖像的近似估計(jì)，并對(duì)嵌入的秘密信息容量進(jìn)行估計(jì)，然后根據(jù)相應(yīng)的算法進(jìn)行提取。這種方案的位錯(cuò)率較高，所以必須對(duì)秘密信息也進(jìn)行低比率差錯(cuò)編碼，才能較完善地提取秘密信息。目前，隱寫術(shù)的基本原理可以概括為：首先，對(duì)欲嵌入的秘密信息進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括加密、編碼然后生成偽隨機(jī)數(shù)，然后將預(yù)處理后的秘密信息根據(jù)相應(yīng)的嵌入算法嵌入到載體中，載體可以包括文本、圖像、語(yǔ)音和視頻等多種格式的多媒體，然后在通信中可以使用隱蔽信道進(jìn)行通信，最后在提取中根據(jù)相應(yīng)的提取算法和密鑰提取秘密消息，這樣，就可以達(dá)到三層安全。對(duì)相應(yīng)的嵌入算法和提取算法都要分析不可感知性、容量和魯棒性三者之間的關(guān)系，理論上使三者之間平衡并性能達(dá)到最佳。第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.1信息隱藏主要分支信息隱藏的主要分支如圖2.1所示:第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)分類的依據(jù)不同，可以將隱寫術(shù)分為以下幾類：可以按隱寫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類：分為純隱寫術(shù)、密鑰隱寫術(shù)和公鑰隱寫術(shù)；按隱寫空間分類：可以分為空域隱寫、變換域隱寫；按隱寫載體分類：可以分為文本隱寫、圖像隱寫、語(yǔ)音隱寫、視頻隱寫和二進(jìn)制隱寫。第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日首先，分析理論上完美的隱蔽通信，隱寫術(shù)將包含在其中。為了透徹地闡明這個(gè)概念，假設(shè)有三個(gè)人分別為Alice、Bob和Denmy。Alice想發(fā)送秘密信息（M）給Bob，使用無(wú)害消息作為載體（C），然后秘密消息嵌入到C中形成偽裝載體，偽裝載體將發(fā)送給Bob并且沒(méi)有引起任何懷疑，這是純隱寫的過(guò)程；或者，Alice使用隱寫密鑰（stego-key(K)）將秘密消息（M）嵌入到載體（C）中生成偽裝載體（S）。然后Alice將偽裝載體（S）發(fā)送給Bob而沒(méi)有引起Denmy的任何懷疑。而B(niǎo)ob能夠閱讀秘密信息，因?yàn)锽ob有相同的隱寫密鑰（stego-key(K)）；但在通信雙方必須對(duì)密鑰進(jìn)行協(xié)商，達(dá)成一致后，雙方能才進(jìn)行通信，這是密鑰隱寫過(guò)程；如果在這個(gè)過(guò)程中Alice在嵌入秘密信息時(shí)使用的是公鑰，而B(niǎo)ob在提取信息時(shí)使用的是與公鑰為一對(duì)密鑰的私鑰，那么這是公鑰隱寫過(guò)程，在公鑰體制中，為了防止篡改，必須要借助于證書(shū)體系，來(lái)驗(yàn)證公鑰。無(wú)論是哪種秘密通信，從理論上隱蔽通信是很完美的，就如FabienA.P.Petitcolas所指出的：“ina‘perfect’system，anormalcovershouldnotbedistinguishablefromastego-object，neitherbyahumannorbyacomputerlookingforstatisticalpatterns.”也就是說(shuō)，在完美的系統(tǒng)中，無(wú)論是人或者計(jì)算機(jī)通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析都不能區(qū)分出是一般載體還是偽裝載體。但在實(shí)際中，情況并非總是這么完美。為了將秘密消息嵌入到載體中，載體必須包含足夠的冗余數(shù)據(jù)或噪聲。這是因?yàn)殡[寫術(shù)的嵌入處理過(guò)程實(shí)際上是使用秘密消息替換這些冗余信息。隱寫術(shù)的框架如圖2.2所示。2.1.1純隱寫術(shù)、密鑰隱寫術(shù)和公鑰隱寫術(shù)第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

圖2.2隱寫術(shù)框架數(shù)學(xué)上發(fā)送方嵌入的過(guò)程和接收方提取的過(guò)程都可以通過(guò)映射描述：前者為；后者為，而且；（其中，E為嵌入過(guò)程，D為提取過(guò)程，C為載體，M為秘密信息）

第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日下面分別介紹純隱寫、密鑰隱寫和公鑰隱寫術(shù)。純隱寫的文字定義為：“asteganographicsystemthatdoesnotrequiretheexchangeofaciphersuchasastego-key.”也就是說(shuō)，一個(gè)不需要交換隱寫密鑰的隱寫系統(tǒng)。這種類型的隱寫安全性最低，因?yàn)樵谶@種隱寫中，通信雙方只能假定沒(méi)有任何第三方能察覺(jué)發(fā)送的秘密消息，但是使用開(kāi)放的環(huán)境，如在互聯(lián)網(wǎng)上，這種情況絕對(duì)不會(huì)發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)上的任何通信都可能被第三方截獲。如果使用純隱寫，秘密消息被隱寫分析出來(lái)的可能性最高。因?yàn)橹灰谌街狼度胨惴?，就可以提取出相?yīng)的秘密信息。純隱寫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)定義如下：定義1(純隱寫系統(tǒng))：對(duì)一個(gè)四元組，C是所有隨機(jī)選擇的載體的集合，M是所有可能嵌入的秘密信息的集合，且滿足，是嵌入函數(shù)，是提取函數(shù)；對(duì)和，恒有D(E(cm))=m則稱該四元組為純隱寫系統(tǒng)。純隱寫系統(tǒng)的原理圖如圖2.3所示。圖2.3純隱寫系統(tǒng)原理圖第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日密鑰隱寫系統(tǒng)文字定義為：“asteganographicsystemthatrequirestheexchangeofasecretkey(stego-key)priortocommunication”。也就是說(shuō)在雙方進(jìn)行秘密通信前，需要雙方隱寫系統(tǒng)交換密鑰。密鑰隱寫使用密鑰將秘密消息嵌入到載體信息中，只有知道密鑰的人才能執(zhí)行相反的過(guò)程，在載體中提取秘密消息。與純隱寫不同，純隱寫通信中就像存在一條無(wú)法感知的通信信道。而密鑰隱寫需要交換密鑰，這就可能引起第三方的截獲或懷疑。而密鑰隱寫的優(yōu)勢(shì)在于即使隱寫消息被截獲，只有知道密鑰的用戶才能提取秘密信息。密鑰隱寫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)定義是一個(gè)五元組定義(密鑰隱寫系統(tǒng))：對(duì)一個(gè)五元組，C是所有隨機(jī)選擇的載體的集合，M是所有可能嵌入的秘密信息的集合，K是所有可選擇的密鑰的集合，且滿足，是嵌入函數(shù)，是提取函數(shù)；對(duì)，和，恒有D(E(cm))=m則稱該五元組為密鑰隱寫系統(tǒng)。因?yàn)槊荑€的算法和生成有經(jīng)典的密碼學(xué)作基礎(chǔ)，在此就不再多討論，這已經(jīng)超出了本文的范圍。第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日公鑰隱寫采用公鑰加密。公鑰隱寫定義為“asteganographicsystemthatusesapublickeyandaprivatekeytosecurethecommunicationbetweenthepartieswantingtocommunicatesecretly”。也就是說(shuō)，隱寫系統(tǒng)需要使用公鑰和私鑰來(lái)確保雙方間通信的隱蔽性。發(fā)送方在嵌入處理過(guò)程中將使用公鑰進(jìn)行，而只有在擁有了私鑰的接收方才能解密并提取秘密信息。公鑰和私鑰是同時(shí)生成的，在數(shù)學(xué)上有直接的聯(lián)系。公鑰體系有廣泛的使用基礎(chǔ)，也是一種很成熟的技術(shù)，在目前都借助于國(guó)際認(rèn)證的CA頒發(fā)的數(shù)字證書(shū)來(lái)驗(yàn)證，公鑰可以在網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)行，私鑰由申請(qǐng)證書(shū)的用戶收藏。用公鑰加密的信息，只有私鑰能解開(kāi)，而用私鑰加密的信息，也只有公鑰能解開(kāi)。在隱寫術(shù)中使用公鑰這項(xiàng)技術(shù)，無(wú)疑推動(dòng)了隱寫術(shù)更加廣泛的使用。在公鑰為基礎(chǔ)的隱寫術(shù)中，能達(dá)到幾層安全，首先第三方必須懷疑已經(jīng)使用了隱寫術(shù)，然后必須使用公鑰體系來(lái)發(fā)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的破解算法，然后才能提取秘密消息。這種處理方式的隱寫在三種方式中是最為安全的。因此，隱寫術(shù)并沒(méi)有脫離加密技術(shù)，它們可以說(shuō)是孿生兄弟，所以兩種技術(shù)的結(jié)合，可以使雙方的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。不同之處在于密鑰（Key）的不同。第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日密鑰隱寫和公鑰隱寫的原理圖如圖2.4所示。

圖2.4密鑰和公鑰隱寫原理圖關(guān)于空間域和時(shí)間域的隱寫，我們將在第4章中詳細(xì)介紹，下面介紹另外一種根據(jù)載體不同而進(jìn)行分類的隱寫。第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日文本、音頻、圖像的隱寫

目前隱寫術(shù)使用的載體分別為文本、音頻、圖像和視頻以及相應(yīng)的二進(jìn)制多媒體。下面分別介紹在各種載體中隱寫術(shù)實(shí)現(xiàn)的基本原理。首先介紹如何在文本中隱藏秘密信息。給秘密信息編碼并嵌入到文本文件中，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，因?yàn)槲谋疚募锌晒┟孛苄畔⑻娲娜哂鄶?shù)量有限。另外一個(gè)顯著的缺點(diǎn)就是在第三方改變文本，或者將文本轉(zhuǎn)換成其他格式（如從.txt到.pdf）時(shí)，基于文本的隱寫就會(huì)被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致隱寫失敗。但是還是有許多方法來(lái)完成文本中的隱寫。下面介紹比較流行的編碼方式。行移編碼法（line-shiftencoding）：調(diào)整文本文件中的垂直行距來(lái)隱藏信息。具體的是選擇特定的段落，將其行距作垂直的上或下調(diào)整，根據(jù)人類視覺(jué)的特點(diǎn)，行距值必須在3cm以下才能不被察覺(jué)。字移編碼法（word-shiftencoding）：它的使用方式與行距調(diào)整方式相同，在此使用文件中的水平方向位置來(lái)嵌入秘密信息。具體的是選擇單個(gè)字進(jìn)行左右調(diào)整，然后嵌入秘密信息，字距調(diào)整法的隱蔽性比行距調(diào)整法強(qiáng)，但它需要文本的格式支持變化的字間距。特征編碼法（featurespecificencoding）：它是通過(guò)改變特定文本的屬性來(lái)嵌入秘密信息的編碼，如每個(gè)字符水平/垂直的長(zhǎng)度。這是最難被第三方察覺(jué)的編碼，因?yàn)閷?duì)每種類型格式的文件都有許多特征可以改變用于為秘密消息編碼，但使用時(shí)要注意字體等特性的修改文件內(nèi)容是否改變等。第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日上述介紹的三種方法都需要源文件或者源文件的格式才能在接收方進(jìn)行解碼。因?yàn)榛谖谋镜碾[寫很容易被覺(jué)察，所以文本中的隱藏目前使用受到限制。

下面介紹比較常見(jiàn)的圖像為載體的隱寫。

將秘密信息編碼嵌入到數(shù)字圖像中是目前使用最廣泛的一種隱寫。因?yàn)樗萌祟愐曈X(jué)（HumanVisualSystem，HVS）有限性的特性，就是說(shuō)對(duì)數(shù)字圖像的某些區(qū)域，人類視覺(jué)不敏感，并且圖像中發(fā)生微小變化，人眼看不到改變等。絕大多數(shù)的文本、圖像或密文及其他任何形式的媒體都可以生成比特流嵌入到數(shù)字圖像中。隨著數(shù)字圖像廣泛的使用，載體為數(shù)字圖像的隱寫也在持續(xù)增長(zhǎng)。以圖像為載體的隱寫系統(tǒng)如圖2.5所示。圖2.5圖像為載體的隱寫系統(tǒng)第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于計(jì)算機(jī)，圖像就是用許多代表亮度的像素的陣列組成，這些像素組成了圖像的光柵數(shù)據(jù)。當(dāng)使用圖像做為隱寫術(shù)的載體時(shí)，通常使用8位或者24位的圖像。每種載體都有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。8位圖像因?yàn)槠湎鄬?duì)較小的尺寸正在廣泛使用，但是缺點(diǎn)是在編碼中它可以使用的位數(shù)只有256位。通常，當(dāng)處理8位圖像（如.gif）都使用灰度圖像調(diào)色板，因?yàn)檫@類圖像顏色上的逐漸變化在源圖像和嵌入秘密信息的偽裝圖像之間很難進(jìn)行區(qū)分。24位圖像更適合用于隱寫。它可用于編碼的位數(shù)超過(guò)了1600萬(wàn)。這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人的視覺(jué)范圍。這就使人很難覺(jué)察到秘密消息的存在。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于嵌入的秘密消息的容量可以增大，也就是說(shuō)可以比8位圖像嵌入更多的秘密消息。當(dāng)然，所有嵌入信息容量都要比載體小。但8位通常嵌入的信息量使用的單位是KB，而24位圖像使用的是MB。但是圖像太大，又不利于在Internet上傳輸，所以在數(shù)字圖像中廣泛使用著兩種壓縮技術(shù)：有損壓縮和無(wú)損壓縮。有損壓縮（如JPEG）經(jīng)常用于24位圖像來(lái)減小它的大小，但是對(duì)于偽裝圖像，經(jīng)過(guò)有損壓縮之后，嵌入的秘密信息也可能丟失。因?yàn)槊孛苄畔⑹翘娲鷪D像的冗余部分，所以可以去掉。而無(wú)損壓縮，對(duì)源圖像沒(méi)有任何損失。這也是隱寫選擇無(wú)損壓縮的原因。如對(duì).bmp和.gif格式的圖像，但這種壓縮并不能很好地減小圖像的大小。第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日隱藏信息的大小必須比圖像小，而像素多少代表了文件大小。通常圖像都為640×480像素，數(shù)據(jù)大小為307200比特，通常高質(zhì)量的24位的圖像大小是1024×768，數(shù)據(jù)大小為2359296比特，24位的圖像可以在每個(gè)像素中嵌入3位數(shù)據(jù)，由于它使用像素中的每個(gè)像素的三位來(lái)表示顏色值。GIF文件通常使用8位調(diào)色板，因此只能表示256種顏色。JPEG文件通常使用24位調(diào)色板，而B(niǎo)MP圖像可以使用8位也可能使用24位調(diào)色板。24位圖像為隱藏信息提供了更大的可選空間。圖像一般都使用許多中間色或者許多過(guò)渡，由于圖像的這種特性，許多信息都可以隱藏到圖像中，并且嵌入信息的圖像變化人眼是不能覺(jué)察的。在圖像嵌入編碼中，經(jīng)常使用最低有效位法和偽裝與過(guò)濾技術(shù)。LSB使用圖像中的每個(gè)像素來(lái)隱藏信息，對(duì)于24位圖像，可以選擇每個(gè)像素中的3位做為隱藏位，對(duì)于8位圖像，每像素中使用1位來(lái)隱藏?cái)?shù)據(jù)。由此可見(jiàn)，24位圖像可以隱藏更多的信息。但是根據(jù)載體圖像的彩色調(diào)色板，如果每像素嵌入2位最低有效位，人類視覺(jué)還不能分辨源圖像和偽裝圖像的差異，這種技術(shù)存在的問(wèn)題是當(dāng)圖像或圖像格式發(fā)生改變時(shí)，隱藏失敗。對(duì)于偽裝和過(guò)濾技術(shù)更多用于有損壓縮技術(shù)，這種技術(shù)實(shí)質(zhì)是擴(kuò)展了圖像，將秘密信息偽裝成圖像的數(shù)據(jù)，使之成為源圖像的擴(kuò)展部分，一些專家指出，這是一種很好的信息隱藏技術(shù)，但不屬于技術(shù)隱寫，這種技術(shù)就是魯棒性非常出色。另外，在隱寫過(guò)程中，還會(huì)使用許多復(fù)雜的算法、圖像傳輸技術(shù)和圖像加密技術(shù)，將在后面的章節(jié)中進(jìn)行介紹。第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.13音頻中的隱寫

音頻中的隱寫是根據(jù)人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)（HumanAuditorySystem，HAS）來(lái)進(jìn)行的，因?yàn)楸娝苤瑢?duì)相同頻率的音頻信號(hào)，人與人之間的敏感度有很大差異，所以在隱寫術(shù)中對(duì)音頻進(jìn)行編碼是具有挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)工作。聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中存在一個(gè)聽(tīng)覺(jué)閾值電平，低于這個(gè)電平的聲音信號(hào)就聽(tīng)不到，聽(tīng)覺(jué)域值的大小隨聲音頻率的改變而改變，各個(gè)人的聽(tīng)覺(jué)域值也不同。大多數(shù)人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)2kHz～5kHz之間的聲音最敏感。一個(gè)人是否能聽(tīng)到聲音取決于聲音的頻率，以及聲音的強(qiáng)度是否大于該頻率對(duì)應(yīng)的聽(tīng)覺(jué)閾值。因?yàn)槿祟惵?tīng)覺(jué)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的范圍。Boney等人根據(jù)人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的這一特性，將秘密信息隱藏到強(qiáng)度較弱的頻率中，也就是說(shuō)，某段聲音頻率的強(qiáng)度之上，人能聽(tīng)到，這一強(qiáng)度之下，人就不能聽(tīng)到這段聲音，那么，就可以將相應(yīng)的時(shí)間軸上的信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率軸上，計(jì)算出各頻率的強(qiáng)度，然后將秘密信息嵌入到比這些頻率強(qiáng)度低的各頻率中去。根據(jù)聽(tīng)覺(jué)掩蔽特性，也就是說(shuō)聲音的響度不僅取決于自身的強(qiáng)度和頻率，而且也與同時(shí)出現(xiàn)的其他聲音有關(guān)。各種聲音可以互相掩蔽，一種聲音的出現(xiàn)可能使得另一種聲音難于聽(tīng)清。一種頻率的聲音阻礙聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)感受另一種頻率的聲音的現(xiàn)象稱為掩蔽效應(yīng)。前者稱為掩蔽聲音(maskingtone)，后者稱為被掩蔽聲音(maskedtone)。Flanagan等人則是根據(jù)人對(duì)音強(qiáng)敏感度不同，將秘密信息加載在到較高強(qiáng)度的不同比特中。第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日頻域掩蔽，也就是說(shuō)一個(gè)強(qiáng)純音會(huì)掩蔽在其附近同時(shí)發(fā)聲的弱純音，這種特性稱為頻域掩蔽。例如，同時(shí)有兩種頻率的純音存在，一種是1000Hz的聲音(60dB)，另一種是1100Hz的聲音(42dB)，在這種情況下，1100Hz的聲音就聽(tīng)不到。弱純音離強(qiáng)純音越近就越容易被掩蔽。不同純音的掩蔽效應(yīng)曲線，例如在250Hz、1kHz、4kHz和8kHz純音附近，對(duì)其他純音的掩蔽效果最明顯，低頻純音可以有效地掩蔽高頻純音，但高頻純音對(duì)低頻純音的掩蔽作用則不明顯。Gruhl則根據(jù)這一特性，利用不同長(zhǎng)度的回音，先計(jì)算聲音的延遲，然后生成回音，然后對(duì)回音進(jìn)行處理，使其強(qiáng)度低于人能聽(tīng)到的范圍，然后將源音樂(lè)劃分成數(shù)個(gè)時(shí)間區(qū)，把回音加到各個(gè)區(qū)段中。在使用的音頻格式中有三種主要的數(shù)字格式：取樣量化（samplequantization），臨時(shí)采樣率（temporalsamplingrate）和知覺(jué)采樣（perceptualsampling）。像WAV和AIFF格式這樣廣泛使用的音頻使用的就是16位線性采樣結(jié)構(gòu)的取樣量化。臨時(shí)采樣率通常用于可選的通常在KHz的頻率段進(jìn)行采樣。通常采樣率越高，可以使用的用于隱藏信息的空間越多。第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日知覺(jué)采樣很大地改變了音頻的格式，它只對(duì)可聽(tīng)到的音頻部分進(jìn)行編碼，這種編碼雖然音頻還在，但改變了信號(hào)，這種格式在Internet上廣泛使用如MPEG（MP3）。對(duì)于音頻的傳輸介質(zhì)，W.Bender指出需要遵循以下四點(diǎn)：從一端到另一端的傳輸過(guò)程中，數(shù)字信號(hào)沒(méi)有改變；提高/降低采樣頻率是可以的，但必須保留所有數(shù)字信號(hào)；當(dāng)重采樣時(shí)，不同采樣頻率的信號(hào)也隨之變化；通過(guò)空氣傳輸時(shí)，應(yīng)以無(wú)線電頻率傳送。在音頻的隱寫中使用三種很流行的編碼。最低位編碼（low-bitencoding），相位編碼（phase-encoding）和擴(kuò)頻（spreadspectrum）。最低位編碼是將秘密消息嵌入到音頻文件的最低有效位中。信道容量是1KB每秒每KHz，也就是說(shuō)，44KB/s對(duì)應(yīng)著44KHz的采樣序列。這種方法雖然很容易實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)信道噪聲增加或重新采樣時(shí)，很容易造成數(shù)據(jù)損失。相位編碼用表示隱藏?cái)?shù)據(jù)的相位來(lái)代替源音頻文件的相位。常用的有離散傅立葉變換(DiscreteFourierTransform，DFT)。擴(kuò)頻幾乎對(duì)所有頻譜都進(jìn)行編碼，然后將音頻通過(guò)不同的頻率進(jìn)行傳輸，直接序列擴(kuò)頻（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)是這樣一種技術(shù)，用高速偽隨機(jī)碼將傳輸信息所需帶寬加以展寬的一種擴(kuò)頻技術(shù)。若傳送的信碼速率為Rb，用速率為Rc=MRb偽隨機(jī)碼與傳送信碼作模二加后，再進(jìn)行相移鍵控，頻帶就展寬M倍，將信號(hào)功率分散到很寬頻帶內(nèi)，類似于噪聲，不易被發(fā)現(xiàn)，對(duì)其他通信系統(tǒng)的影響也小。擴(kuò)頻用于音頻中的隱寫相對(duì)比較安全，但它相對(duì)于原音頻而言，引進(jìn)了噪聲，這樣可能引起數(shù)據(jù)的丟失。第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日在Internet網(wǎng)上，每個(gè)站點(diǎn)幾乎都有音頻媒介。秘密信息可以嵌入這類媒體。最流行使用的媒體的格式是.wav和.mp3。下面是將密鑰嵌入到.wav和.mp3音頻文件的示例，分別如圖2.6(a)和（b）所示。圖2.6(a).wav文件嵌入密鑰前后的文件圖2.6(b).mp3文件和嵌入密鑰前后的文件第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.2信息隱藏的主要術(shù)語(yǔ)

在本節(jié)中，將根據(jù)信息隱藏的分類對(duì)信息隱藏的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行歸納和總結(jié)，以期達(dá)到一致。信息隱藏（informationhiding）：作為信息安全的一個(gè)重要分支，主要是將秘密信息嵌入到其他載體中不讓未授權(quán)的第三方察覺(jué)的一門學(xué)科。也就是說(shuō)將秘密信息嵌入到多媒體數(shù)字信號(hào)本身所存在的冗余中，而且不影響載體信號(hào)的感覺(jué)效果和使用價(jià)值。它主要包括隱寫術(shù)、數(shù)字水印、隱蔽通道、匿名通信等分支。一般而言，信息隱藏技術(shù)的研究及應(yīng)用主要是指隱寫術(shù)和數(shù)字水印兩個(gè)領(lǐng)域。匿名通信（anonymouscommunications）：匿名通信定義了一個(gè)經(jīng)過(guò)多個(gè)中間結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的多級(jí)目標(biāo)路徑，為隱蔽接收者，發(fā)送者可選定N個(gè)連續(xù)目標(biāo)，其中之一為真正接收者。竊聽(tīng)者在一段鏈路上獲取真正接收者的概率為1/N，并且中間結(jié)點(diǎn)在傳送消息時(shí)可采取重新排序、延遲和填充手段使獲取真正目標(biāo)的概率更低，從而加大攻擊者進(jìn)行流量分析的難度。并且所選目標(biāo)能可靠地完成上述工作且彼此間存在安全通道；中間結(jié)點(diǎn)必須知道整個(gè)路徑結(jié)構(gòu)才能重新排序。信息隱藏中的匿名技術(shù)就是設(shè)法隱藏消息的來(lái)源，即隱藏消息的發(fā)送者和接收者。例如：收發(fā)信者通過(guò)利用一套郵件轉(zhuǎn)發(fā)器或路由器，就能夠?qū)崿F(xiàn)掩蓋消息痕跡的目的，只要這些中介環(huán)節(jié)相互不串謀。因此，剩下的是對(duì)這些手段基礎(chǔ)的信賴。需要注意的是，不同的情況取決于誰(shuí)要“被匿名”，是發(fā)信者，還是收信者，或是兩者皆要。網(wǎng)上瀏覽等將問(wèn)題集中于收信者的匿名，而電子郵件用戶關(guān)心的是發(fā)信者的匿名。第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日隱蔽信道（covertchannel）：是指這些通道一般被運(yùn)用于不可信程序，當(dāng)對(duì)別的程序執(zhí)行操作時(shí)，將有關(guān)信息泄露給不可信程序的擁有者。而不是指這些信道平時(shí)是隱蔽的（不可見(jiàn)的），因此，我們稱之為隱蔽信道。隱蔽信道一般存在于多級(jí)保密系統(tǒng)的背景之中。在操作系統(tǒng)中隱蔽信道是指使兩個(gè)共同執(zhí)行的進(jìn)程，以違反系統(tǒng)安全策略的方式傳輸通信信道。隱蔽信道分為隱蔽存儲(chǔ)信道（covertstoragechannel）和隱蔽定時(shí)信道（coverttimingchannel）和閾下信道，前兩種是常指的隱蔽信道。隱蔽存儲(chǔ)信道是采用特殊的編譯碼方式使不合法的信息流逃避常規(guī)的安全控制機(jī)構(gòu)的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如在操作系統(tǒng)中是指由一個(gè)進(jìn)程直接或間接寫一個(gè)存儲(chǔ)地址，而由另一個(gè)進(jìn)程直接或間接讀一個(gè)存儲(chǔ)地址的隱蔽信道。隱蔽定時(shí)信道是利用時(shí)間軸上的事件序列進(jìn)行編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，在操作系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程通過(guò)調(diào)整自身對(duì)系統(tǒng)資源（例如CPU時(shí)間）的使用，向另一進(jìn)程發(fā)送信息。閾下信道是指基于公鑰體制的數(shù)字簽名、認(rèn)證應(yīng)用等輸出密碼數(shù)據(jù)建立起來(lái)的一種隱蔽信道。除接收者之外，其他第三方均不知道密碼數(shù)據(jù)中是否有閾下消息的存在。隱寫術(shù)（steganograhpy）：就是將秘密信息嵌入到載體中，而使偽裝載體在人類視覺(jué)以及計(jì)算機(jī)分析時(shí)秘密信息不被發(fā)現(xiàn)，并且源載體與偽裝載體之間差異很小，一般感覺(jué)不到載體的變化。一般把隱寫術(shù)分為技術(shù)隱寫、語(yǔ)義隱寫?，F(xiàn)在的隱寫術(shù)主要利用高空間頻率的圖像數(shù)據(jù)隱藏信息，采用最低有效位方法將信息隱藏到宿主信號(hào)中，使用信號(hào)色度隱藏信息方法，在數(shù)字圖像的像素亮度的統(tǒng)計(jì)模型上隱藏信息的方法，patchwork方法等。第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字水?。╠igitalwatermarking）：數(shù)字水印主要是向被保護(hù)的數(shù)字對(duì)象嵌入某些能證明版權(quán)歸屬或跟蹤侵權(quán)行為的信息。目前主要有兩類數(shù)字水印，一類是空間域數(shù)字水印，另一類是頻率數(shù)字水印?？臻g數(shù)字水印的典型代表是最低有效位算法，其原理通過(guò)修改表示數(shù)字圖像的顏色或顏色分類的位平面，調(diào)整數(shù)字圖像中感知不重要的像素來(lái)表達(dá)水印的信息，以達(dá)到嵌入水印的目的。頻率數(shù)字水印的典型代表是擴(kuò)頻算法，其原理是通過(guò)時(shí)頻分析，根據(jù)擴(kuò)展頻譜特性，在數(shù)字圖像的頻率域上選擇那些對(duì)視覺(jué)最敏感部分，使修改后的系統(tǒng)隱含數(shù)字水印信息。秘密信息（embeddeddata）：欲嵌入的信息。秘密信息是指掩藏在公開(kāi)信息中的保密信息，也即發(fā)信者真正想要發(fā)送給收信者而又不想讓未授權(quán)第三方知道的信息。載體（cover）：是指秘密信息嵌入的對(duì)象，也就是用于容納秘密信息的載體。偽裝載體（stego-object）將秘密信息嵌入到載體之后形成的目標(biāo)載體，稱為偽裝載體。也就是說(shuō)，此時(shí)秘密信息已經(jīng)隱藏在載體之中。偽裝密鑰（stego-Key）：無(wú)論使用私鑰或者公鑰體制，都可以使用密鑰對(duì)嵌入的秘密信息進(jìn)行加密處理來(lái)多層保護(hù)欲隱藏的信息。隱寫分析者（steganalyst）：隱寫分析者就是檢測(cè)分析隱蔽信息存在的真實(shí)性并通過(guò)各種隱寫分析手段得出隱藏的秘密信息。隱寫分析者分為主動(dòng)攻擊者和被動(dòng)攻擊者。主動(dòng)攻擊者不僅要檢測(cè)嵌入秘密信息的存在，并且要破壞秘密信息甚至在檢測(cè)出的秘密信息中嵌入自己的信息。而被動(dòng)攻擊者只是檢測(cè)分析秘密信息是否存在。第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日被保護(hù)信息（coverdata）：數(shù)字水印技術(shù)中的偽裝載體雖然也作為掩護(hù)水印信息，但它主要目標(biāo)是保護(hù)水印信息。水印密鑰（watermarkingkey）：控制水印嵌入隱藏過(guò)程的密鑰。水印密鑰空間需足夠大，而且分布比較均勻，即使第三方知道了水印嵌入算法的全部細(xì)節(jié)，但不知道秘密密鑰，就不能將水印提出或破壞。水印體制的商業(yè)應(yīng)用，其算法必須公開(kāi)。所以數(shù)字水印算法的安全性完全取決于密鑰，而不是以算法的保密來(lái)取得安全性。為了給攻擊者增加去除水印的難度，目前大多數(shù)水印制作方案都在加入、提取、檢測(cè)時(shí)采用了一個(gè)或多個(gè)密鑰，做到只有掌握密鑰的人才能讀出、提取水印。含水印信息（watermarkeddata）：被水印標(biāo)注了的數(shù)據(jù)。攻擊者（attacker）：數(shù)字水印攻擊者的目的是檢測(cè)出數(shù)字水印的存在事實(shí)（在不可感知水印中）并破壞水印信息，其側(cè)重點(diǎn)是盜用、破壞、刪除、修改水印信息。數(shù)字水印的攻擊者一般為主動(dòng)攻擊者或惡意攻擊者，其主要攻擊行為是檢測(cè)數(shù)字水印的存在事實(shí)（在不可感知水印中）并盜用水印信息（盜版），破壞、刪除、修改水印信息及加入自己的水印信息。第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日在上述的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)介紹完成之后，還需要介紹信息隱藏的問(wèn)題空間。因?yàn)樾畔㈦[藏的問(wèn)題空間最終可以歸納為容量和不可感知性之間的關(guān)系。為了防止載體信號(hào)的質(zhì)量下降，信息隱藏算法不能嵌入大量的隱藏信息，而大量信息的引入必然增加對(duì)原載體內(nèi)容的更改，必然造成不可感知性的下降。而魯棒性和不可感知性也存在著這樣的矛盾性，所以對(duì)嵌入率或者對(duì)格式的更改都有嚴(yán)格限制。當(dāng)容量增加，不可感知性必然有不同程度的下降，而不可感知性的增強(qiáng)，必須造成容量的下降。所以這幾個(gè)方面都限制著信息隱藏的處理過(guò)程。即要考慮隱藏?cái)?shù)據(jù)的數(shù)量，又要使嵌入的數(shù)據(jù)使載體圖像不失真，并且隱藏的數(shù)據(jù)必須達(dá)到不可感知性，對(duì)第三方的剪切、修改或刪除等具有魯棒性。在分析這一問(wèn)題之前，先介紹一下相關(guān)的幾個(gè)特性：魯棒性（robustness）：是指數(shù)字水印中被保護(hù)的信息經(jīng)過(guò)某種改動(dòng)后，比如傳輸、過(guò)濾操作、重新采樣、編碼、有損壓縮等，嵌入的信息應(yīng)保持其完整性，不能被輕易地去除，并以一定的正確概率被檢測(cè)到。當(dāng)有敵意的第三方試圖通過(guò)某些處理，去除或修改嵌入的信息時(shí)，只會(huì)引起被保護(hù)信息的明顯改變，從而提醒合法的所有者或使用者，達(dá)到對(duì)信息的保護(hù)作用。不同的水印應(yīng)用對(duì)魯棒性要求不一樣，一般都應(yīng)能抵抗正常的圖像處理，如：濾波、直方圖均衡等。用于版權(quán)保護(hù)的魯棒水印需要最強(qiáng)的魯棒性，需要抵抗惡意攻擊，而易損水印、注釋水印不需抵抗惡意攻擊。不可感知性（imperceptibility）：是指嵌入秘密信息后的偽裝載體應(yīng)不使源載體質(zhì)量顯著下降，并且視覺(jué)效果也無(wú)明顯變化。從信號(hào)處理的角度看，水印的魯棒性和不可感知性是相互矛盾的，但是這種技術(shù)是有可能的，因?yàn)槿祟惖母杏X(jué)器官并不是十分精密的系統(tǒng)，所謂的不可感知性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的，只是針對(duì)人的主觀感覺(jué)而言，不使人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等器官感受發(fā)生變化，就是不可感知的。第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3數(shù)字水印系統(tǒng)構(gòu)成與分類

在知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中應(yīng)用最廣泛的就是數(shù)字水印系統(tǒng)，它能提供所有者的身份，能進(jìn)行所有權(quán)驗(yàn)證，并能對(duì)操作進(jìn)行跟蹤，例如DiVX公司生產(chǎn)的DVD播放器的安全技術(shù)之一就是使用了操作跟蹤的設(shè)計(jì)水印。數(shù)字水印還能對(duì)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)證和拷貝控制。由于數(shù)字水印與隱寫術(shù)一樣均屬于信息隱藏領(lǐng)域的分支，有共享的技術(shù)，但兩者之間存在著差異，在本節(jié)中主要針對(duì)數(shù)字水印這一分支的構(gòu)成原理及特性進(jìn)行分析和介紹。數(shù)字水?。╠igitalwatermark）技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多媒體數(shù)據(jù)中嵌入隱蔽的標(biāo)記，這種標(biāo)記通常是不可見(jiàn)的，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器或閱讀器才能提取。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日嵌入數(shù)字作品中的信息必須具有以下基本特性才能稱為數(shù)字水?。?1)隱蔽性

在數(shù)字作品中嵌入數(shù)字水印不會(huì)引起明顯的降質(zhì)，并且不易被察覺(jué)。(2)隱藏位置的安全性

水印信息隱藏于數(shù)據(jù)而非文件頭中，文件格式的變換不應(yīng)導(dǎo)致水印數(shù)據(jù)的丟失。(3)魯棒性

所謂魯棒性是指在經(jīng)歷多種無(wú)意或有意的信號(hào)處理過(guò)程后，數(shù)字水印仍能保持完整性或仍能被準(zhǔn)確鑒別?？赡艿男盘?hào)處理過(guò)程包括信道噪聲、濾波、數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換、重采樣、剪切、位移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日在數(shù)字水印技術(shù)中，水印的數(shù)據(jù)量和魯棒性構(gòu)成了一對(duì)基本矛盾。從主觀上講，理想的水印算法應(yīng)該既能隱藏大量數(shù)據(jù)，又可以對(duì)抗各種信道噪聲和信號(hào)變形。然而在實(shí)際中，這兩個(gè)指標(biāo)往往不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)這并不會(huì)影響數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用一般只偏重其中的一個(gè)方面。如果是為了隱蔽通信，數(shù)據(jù)量顯然是最重要的，由于通信方式極為隱蔽，遭遇敵方篡改攻擊的可能性很小，因而對(duì)魯棒性要求不高。但對(duì)保證數(shù)據(jù)安全來(lái)說(shuō)，情況恰恰相反，各種保密的數(shù)據(jù)隨時(shí)面臨著被盜取和篡改的危險(xiǎn)，所以魯棒性是十分重要的，此時(shí)，隱藏?cái)?shù)據(jù)量的要求居于次要地位。第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D1.1原始圖像圖1.2嵌入密鑰的圖像第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日1.3數(shù)字水印概述水印可以追溯到德語(yǔ)詞匯“wassermarke”，紙水印在1282年出現(xiàn)在意大利，這些最早的水印是通過(guò)紙模中加細(xì)線模板制造出來(lái)了，在有細(xì)線的區(qū)域，紙更透明更薄。早期的功能是識(shí)別紙的制造商。到18世紀(jì)，歐洲和美國(guó)制造的產(chǎn)品中，紙水印用于紙幣和其他文件的防偽。對(duì)于數(shù)字水?。―igitalWatermarking），不同的人有不同的理解，但一般而言數(shù)字水印就是不可覺(jué)察地將秘密信息嵌入載體信號(hào)來(lái)傳送秘密數(shù)據(jù)。將信息嵌入到其他對(duì)象/信號(hào)的過(guò)程稱為嵌入水印。數(shù)字水印經(jīng)常用于版權(quán)保護(hù)和拷貝保護(hù)。其主要應(yīng)用于圖像/視頻的版權(quán)保護(hù)。其中拷貝保護(hù)是指限制或禁止未授權(quán)的保護(hù)?？截惐Ｗo(hù)的最好例子是加密的數(shù)字TV廣播，通過(guò)使用許可服務(wù)器和訪問(wèn)控制來(lái)保護(hù)軟件的合法使用。版權(quán)保護(hù)是將版權(quán)信息插入到數(shù)字對(duì)象而對(duì)數(shù)字對(duì)象的質(zhì)量沒(méi)有任何損害。當(dāng)產(chǎn)生數(shù)字對(duì)象的版權(quán)糾紛時(shí)，可以從數(shù)字對(duì)象中提取嵌入信息來(lái)證明數(shù)字對(duì)象的所有者。它可以廣泛用于未授權(quán)復(fù)本的追蹤。關(guān)于水印最原始的論文是在13世紀(jì)。由于許多攝影師并不十分信任非可見(jiàn)水印，所以目前的可見(jiàn)水印都是將自己獨(dú)特的標(biāo)識(shí)直接嵌入到載體之上。在17世紀(jì)，法國(guó)ClaudeLorrain引入了水印方法來(lái)保護(hù)自己的版權(quán)，在1710年英國(guó)引入了版權(quán)法。第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日我們可以通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何進(jìn)行版權(quán)保護(hù)。Alice是版權(quán)的所有者，它將自己的水印信息嵌入了載體對(duì)象，鎖定了原載體并開(kāi)始銷售帶有水印的圖像。Bob試圖將自己的水印嵌入到Alice處理過(guò)的偽裝載體。然后鎖定再次嵌入水印的圖像并進(jìn)行銷售。為了證明圖像的所有者，Alice和Bob都能提取相應(yīng)的水印來(lái)證明自己是擁有者。從前面的敘述中可知，Alice的銷售圖像中只擁有自己的水印，而B(niǎo)ob銷售的圖像中還包含Alice的水印。這是否就可以表明，Bob不是銷售圖像的所有者。但是，情況并非如此簡(jiǎn)單，在各種不同的水印方案中，Bob可以在Alice原銷售圖像中也加入自己的水印，使問(wèn)題混淆，這種攻擊稱為倒置攻擊（inversionattack）或死鎖攻擊（deadlockattack）。版權(quán)保護(hù)是需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全協(xié)議來(lái)針對(duì)此類情況進(jìn)行保護(hù)的，但到目前為止還沒(méi)有開(kāi)發(fā)這樣的安全協(xié)議來(lái)解決上述問(wèn)題。下面給出數(shù)字水印的例子，第一個(gè)例子是可見(jiàn)水印。如圖1.3所示?？梢?jiàn)水印一般是強(qiáng)魯棒性水印，一般用于保護(hù)圖像的所有者的版權(quán)。第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3.1數(shù)字水印系統(tǒng)

數(shù)字水印技術(shù)是指將特定的信息，像所有者、商標(biāo)、數(shù)字簽名嵌入到載體中，來(lái)證明對(duì)載體的所有權(quán)等。載體信息可以是任何多媒體數(shù)據(jù)。數(shù)字水印系統(tǒng)包括水印的嵌入和檢測(cè)/提取過(guò)程，數(shù)字水印系統(tǒng)的一般構(gòu)成如圖2.7所示。圖2.7(a)為水印嵌入，功能是將水印嵌入到載體數(shù)據(jù)中；圖2.7（b）為水印檢測(cè)，功能是判斷是否含有指定的水印并對(duì)水印可信度進(jìn)行測(cè)量。(a)嵌入水印(b)水印檢測(cè)圖2.7數(shù)字水印的一般系統(tǒng)第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日在數(shù)字水印的一般系統(tǒng)中，可以將數(shù)字水印統(tǒng)一表示為，表示水印域。典型水印模型可以用六元組表示，表示載體（即被保護(hù)多媒體）的集合，是水印的集合，是水印密鑰的集合，表示用密鑰與載體生成的水印的算法，，，水印嵌入算法我們?cè)诘?章中將詳細(xì)講解。表示將水印嵌入的算法，，，一般還可以描述為：，也就是嵌入有加法規(guī)則和乘法規(guī)則。為檢測(cè)算法，，可以用二值判定來(lái)判斷水印的有無(wú)。第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3.2數(shù)字水印、隱寫術(shù)與加密術(shù)的區(qū)別

加密是保護(hù)消息的內(nèi)容，隱寫術(shù)是隱藏信息的存在，我們?cè)?.2節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)討論了隱寫術(shù)。而水印非常強(qiáng)調(diào)針對(duì)各種攻擊所具有的魯棒性，而且并不總是將版權(quán)水印進(jìn)行隱藏，有時(shí)一些數(shù)字水印系統(tǒng)使用的是可見(jiàn)數(shù)字水印，但通常指的水印都是不可見(jiàn)水印，不可見(jiàn)水印應(yīng)用的范圍非常廣泛。常見(jiàn)的可見(jiàn)水印一般都是視覺(jué)模式，如公司標(biāo)識(shí)或版權(quán)標(biāo)記出現(xiàn)在數(shù)字圖像之上，來(lái)指明數(shù)字圖像的所有者。數(shù)字水印和隱寫術(shù)作為信息隱藏的最重要的兩類應(yīng)用，可以使用相同的技術(shù)但也存在著差異，針對(duì)隱藏目的而言，數(shù)字水印是為了證明載體的版權(quán)所有或驗(yàn)證其完整性；隱寫術(shù)則是為了將隱體信息通過(guò)公開(kāi)的載體信道秘密傳遞給接收方。針對(duì)載體和隱體而言，數(shù)字水印的載體是特定的數(shù)字作品，隱體是特定的版權(quán)標(biāo)識(shí)或作品摘要，二者對(duì)攻擊者而言目標(biāo)是確定的；隱寫術(shù)的載體是類似隨機(jī)的，越普通越具有隱匿性，而且隱體的類型是不確定的。針對(duì)保護(hù)對(duì)象而言，數(shù)字水印中隱體的存在是為了保護(hù)載體；隱寫術(shù)中，載體的存在是為了掩護(hù)隱體信息的傳輸。針對(duì)隱藏方法而言，魯棒性數(shù)字水印要求隱體的嵌入是魯棒和難以去除的；信息隱匿則只要能保證其隱秘和安全，不關(guān)心魯棒性。針對(duì)隱藏時(shí)效性而言，數(shù)字水印要求隱體的存在是長(zhǎng)效的；而隱寫術(shù)則只要求隱體在隱匿通信過(guò)程中存在即可，基本是一次一隱。針對(duì)隱藏容量而言，數(shù)字水印只要能證明版權(quán)或驗(yàn)證完整性即可，對(duì)容量要求不大；而隱寫術(shù)可能需要傳輸?shù)氖请娮游臋n或軍事情報(bào)，容量要求較大。針對(duì)提取要求而言，數(shù)字水印允許一定的誤差存在；隱寫術(shù)則因?yàn)殡[體信息的重要性，不允許有任何提取錯(cuò)誤發(fā)生。第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3.3數(shù)字水印的分類

針對(duì)于各種不同類型的水印技術(shù)，數(shù)字水印的分類方式有許多種，因?yàn)閿?shù)字水印系統(tǒng)涉及不同的領(lǐng)域（主要是信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)安全）和背景，所以可以按照嵌入的載體、嵌入的方法、算法的魯棒性、嵌入水印是否可見(jiàn)、嵌入水印個(gè)數(shù)的多少、嵌入算法是否可逆或無(wú)損等不同指標(biāo)進(jìn)行分類。數(shù)字水印依據(jù)所嵌入的載體進(jìn)行分類，主要分為圖像水印、音頻水印、視頻水印和文本水印等。

按照水印嵌入域，數(shù)字水印可分為空域水印、變換域水印和壓縮域水印。按水印抗攻擊能力分類，圖像數(shù)字水印可分為：魯棒性水印，脆弱性數(shù)字水印，半脆弱性水印。按嵌入的方法可以分為全盲水印，半盲水印和非盲水印。按嵌入的水印是否可見(jiàn)，可分為可見(jiàn)水印和不可見(jiàn)水印。按水印是否可逆，可分為可逆水印和不可逆水印。按水印是單個(gè)還是多個(gè)，可分為多重水印和單水印。按照所選水印的意義，可分為無(wú)含義水印和有含義水印。另外還有公開(kāi)水印、私密水印和對(duì)稱水印，這種分類方式是根據(jù)在嵌入階段，生成隨機(jī)序列時(shí)所采用的Key類型不同而劃分的，如是公鑰則稱為公開(kāi)水印，如是私鑰則稱為私密水印，如果采用的是對(duì)稱密鑰，則稱為對(duì)稱水印。因?yàn)槭褂貌煌募夹g(shù)和算法，所以水印的分類大致如上所