20189216 2018-2019-2 《密碼與安全新技術專題》第四次做業

時間 2019-11-12

標籤密碼與安全新技術專題第四欄目系統安全简体版

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20189216 2018-2019-2 《密碼與安全新技術專題》第四次做業

課程：《密碼與安全新技術專題》
班級： 1892
姓名：鮑政李
學號：20189216
上課教師：夏超
上課日期：2019年4月9日
必修/選修：選修算法

1.本次講座的學習總結

本次講座的主題是信息隱藏編程

信息隱藏是指將特定用途的消息隱蔽地藏於其餘載體（Cover）中，使得它們難以被發現或者消除，經過可靠提取隱藏的信息，實現隱蔽通訊、內容認證或內容保護功能。
信息隱藏主要包括水印、可視密碼、隱寫等
密碼主要解決了消息保密傳輸、數據來源認證與完整性認證等信息安全問題，可是密碼方法不能解決保密通訊的行爲隱蔽性問題和內容保護與內容認證問題。
魯棒水印是重要的數字產權管理與安全標識技術之一，指將與數字媒體版權或者購買者有關的信息嵌入數字媒體中，使攻擊者難以在載體不遭到顯著破壞狀況下消除水印，而受權者能夠經過檢測水印實現對版權全部者或者內容購買者等表示信息的認定。
可視密碼技術主要特色是恢復祕密圖像時不須要任何複雜的密碼學計算，而是以人的視覺便可將祕密圖像辨別出來。
隱寫是基於信息隱藏的隱蔽通訊或者隱蔽存儲方法，將祕密消息難以感知地隱藏在內容可公開的載體中，保護保密通訊或者保密存儲這些行爲事實。
隱寫技術是一把「雙刃劍」，可被恐怖組織和非法團體等用於傳遞信息，從事分裂國家主權、破壞社會穩定等非法活動。隱寫分析對抗隱寫的主要手段是，發現與識別隱寫對各種特徵的擾動。
(1)有效提取隱寫分析特徵。發現與提取對隱寫敏感的特徵。
(2)有效構造隱寫特徵識別系統。構造與訓練能有效識別隱寫分析特徵的系統。
(3)有效得到先驗知識。先驗知識指分析者知道的有關隱寫者所採用的算法和參數等信息，它能幫助分析者更好地提取隱寫分析特徵並構造特徵識別系統。
LSB嵌入是最簡單且最廣泛的隱寫算法——最低有效位嵌入算法
矩陣嵌入以最小的嵌入修改數目達到嵌入要傳遞消息的目的，可提升嵌入效率，即利用較少的嵌入修改嵌入一樣數量的祕密消息。
自適應隱寫根據構造的嵌入失真函數計算載體圖像中元素髮生更改所引發的失真，利用隱寫編碼控制祕密信息的嵌入位置，在最小化圖像整體嵌入失真的同時保證祕密信息的準確提取。
高維隱寫分析特徵能夠儘量多地捕獲隱寫對圖像統計特性的影響

2.學習中遇到的問題及解決

問題1：信息隱藏有什麼特色？
問題1解決方案：通過十幾年的研究和發展，信息隱藏技術不一樣的應用使它造成了不一樣的特色。可是，全部的信息隱藏系統共有一些基本的特色。做爲利用數字通訊技術來進行隱蔽信息通訊的一種手段，信息隱藏技術具備的基本特色主要有如下幾種:
(1)不可感知性　信息隱藏技術利用信源數據的自相關性和統計冗餘特性，將祕密信息嵌入數字載體中，而不會影響原載體的主觀質量，不易被觀察者察覺。若是載體是圖像，所作的修改對人類的視覺系統應該是不可見的；若是載體是聲音，所作的修改對人類的聽覺系統應該是聽不出來的。
(2)魯棒性　魯棒性反映了信息隱藏技術的抗干擾能力，它是指隱藏信息後數字媒體在傳遞過程當中，雖然通過多重無心或有意的信號處理，但仍可以在保證較低錯誤率的條件下將祕密信息加以恢復，保持原有信息的完整性和可靠性，它也稱爲自恢復性或可糾錯性。對隱藏信息的處理過程通常包括數/模、模/數轉換；再取樣、再量化和低通濾波；剪切、位移；對圖像進行有損壓縮編碼，如變換編碼、矢量量化；對音頻信號的低頻放大，等等。
(3)隱藏容量　將信息隱藏技術應用於隱蔽通訊中時，爲了提升通訊的效率，每每但願每個數字載體文件可以攜帶更多的祕密數據。隱藏容量是反映這種能力的一個指標，它是指在隱藏祕密數據後仍知足不可感知性的前提下，數字載體中能夠隱藏祕密信息的最大比特數。
問題2：信息隱藏技術有哪些應用？
問題2解決方案：信息隱藏技術在信息安全保障體系的諸多方面發揮着重要做用，主要可歸結爲下列幾個方面：
(1)數據保密通訊　信息隱藏技術可應用於數據保密通訊，通訊雙方將祕密信息隱藏在數字載體中，經過公開信道進行傳遞。在軍事、商業、金融等方面，如軍事情報、電子商務中的敏感數據、談判雙方的祕密協議及合同、網上銀行信息等信息的傳遞，信息隱藏技術具備普遍的應用前景。
(2)身份認證　信息通訊的任何一方不能抵賴本身曾經作出的行爲，也不可否認曾經接收到對方的信息，這是信息系統中的一個重要環節。可利用信息隱藏技術將各自的身份標記隱藏到要發送的載體中，以此確認其身份。
(3)數字做品的版權保護與盜版追蹤　版權保護是信息隱藏技術所試圖解決的重要問題之一。隨着數字化技術的不斷深刻，人們所享受的數字服務將會愈來愈多，如數字圖書館、數字電影、數字新聞等。這類數字做品具備易修改和複製的特色，其版權保護已經成爲迫切解決的現實問題。利用信息隱藏中的魯棒數字水印技術能夠有效解決此類問題。服務提供商在向用戶發放做品的同時，將服務商和用戶的識別信息以水印的形式隱藏在做品中，這種水印從理論上講是不能被移除的。當發現數字做品在非法傳播時，能夠經過提取的識別信息追查非法傳播者。
(4)完整性、真實性鑑定與內容恢復　可在數字做品中嵌入基於做品所有信息的恢復水印和基於做品內容的認證水印，由認證水印實施對數字做品完整性和真實性的鑑別並進行篡改區域定位，由恢復水印對所篡改區域實施恢復。

3.本次講座的學習感悟、思考等）

隨着多媒體技術在通訊領域的普遍應用和飛速發展,信息隱藏及隱寫分析技術成爲信息安全領域的研究熱點。經過夏老師的此次課讓我對信息隱藏和隱寫分析技術等有了基礎的瞭解。最重要的一點是夏老師給咱們提出的四點建議讓我感覺頗深。首先咱們要在平時學習專業課之餘去看一些最新的頂會、期刊文章，增長本身的知識儲備。固然，要想看懂頂會期刊就必須擁有必定的英語水平。老師建議咱們去抽時間學習英語，說好英語，寫好英語。做爲一名計算機的學生，編程天然是少不了的。要想在科研工做上走的更遠，須要擁有良好的編程能力。老師告訴咱們要利用好資源，GitHub上有不少優秀的代碼，不少牛人都值得咱們去學習。最後一點就是無論幹什麼事都要放平心態，我認爲老師說的很是對，我深有感觸。只有遇到問題遇到麻煩鎮定自若，平心靜氣，踏踏實實去盡本身最大的努力完成就能夠了。心態是決定你可否成功的關鍵因素。安全

4.信息隱藏最新研究現狀

(1)Information-theoretic analysis of information hiding異步

期刊信息： IEEE Transactions on Information Theory
做者信息：函數

P. Moulin
Beckman Inst., Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA

J.A. O'Sullivan

研究進展：
提出了信息隱藏的信息理論分析，爲信息隱藏系統的設計奠基了理論基礎。信息隱藏包括數字媒體版權保護，水印，指紋識別，隱寫術和數據嵌入等應用。在這些應用中，信息隱藏在主機數據集中，而且可靠地傳送給接收器。主機數據集故意被破壞，可是以隱蔽的方式設計，以便隨意分析沒法察覺。接下來，攻擊者可能會尋求破壞此隱藏信息，併爲此目的，爲數據集引入額外的失真。輔助信息（以加密密鑰的形式和/或關於主機信號的信息）可供信息隱藏者和解碼器使用。本文將這些概念形式化並評估隱藏容量，其隱藏了可靠傳輸速率的上限並量化了三個量之間的基本權衡：可實現的信息隱藏率和信息隱藏者和攻擊者容許的失真水平。隱藏容量是信息隱藏者和攻擊者之間遊戲的價值。最優攻擊策略是特定速率失真問題的解決方案，最優隱藏策略是信道編碼問題的解決方案。隱藏能力是經過擴展Gel'fand-Pinsker的通訊理論和編碼器的輔助信息得出的。擴展包括失真約束的存在，解碼器處的輔助信息和未知的通訊信道。在幾種狀況下給出了容量的顯式公式，包括伯努利和高斯問題，以及小扭曲的重要特例。在某些狀況下，包括上面的最後兩個，不管解碼器是否知道主機數據集，隱藏容量都是相同的。結果代表，許多現有的信息隱藏系統遠遠低於容量。學習

(2)A New Displaying Technology for Information Hiding Using Temporally Brightness Modulated Pattern大數據

期刊信息： IEEE Transactions on Industry Applications ( Volume: 53 , Issue: 1 , Jan.-Feb. 2017 )
做者信息：ui

Hiroshi Unno
Kanagawa Institute of Technology, Atsugi, Kanagawa 243-0292, Japan

Ronnaporn Yamkum
Department of Imaging & Printing Technology, Faculty of Science, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand

Chutharat Bunporn
Department of Imaging & Printing Technology, Faculty of Science, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand

Kazutake Uehira
Kanagawa Institute of Technology, Atsugi, Kanagawa 243-0292, Japan

研究進展：
本文提出了一種新的顯示系統技術，能夠隱藏顯示圖像背後的祕密信息，同時知足高隱蔽性和可讀性要求。隱藏信息是一種包括字符和各類模式的二進制圖像，即二次剩餘（QR）碼。該技術在運動圖像或視頻中使用時間上明亮的調製不可見圖案。在讀出時總結了一些時期的幀圖像，加強了不可見圖案的對比度以使其可見。本文還提出了一種新方法來解決因爲顯示器和攝像機的異步操做而發生的問題，這是一種經過使用時移採樣實現的技術。根據進行的實驗來讀出隱藏的二進制圖像以確認結果。此外，當放置在主圖像後面時，該技術中使用的圖案明顯不可見，這代表所提出的技術在實際應用中根據該確認很是可行。編碼

(3) An improved information hiding algorithm based on image加密

期刊信息： 2017 IEEE 15th International Conference on Software Engineering Research, Management and Applications (SERA)
做者信息：

Yuan Ziqian
School of Information and Safety Engineering, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan, China

Guan Zijie
School of Information and Safety Engineering, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan, China

Feng Hao
School of Information and Safety Engineering, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan, China

研究進展：
本文提出了一種改進的基於圖像的信息隱藏方法，該方法利用人眼對必定範圍內顏色變化的不可感知性以及紅色，綠色和藍色識別能力的差別。根據每一個位平面的特徵和顏色份量值調整變換範圍，並在嵌入二進制信息時改變範圍，使信息隱藏在圖像的大部分區域中。此外，該方法還對隱藏信息進行加擾，並在嵌入時隨機剪切信息。實驗代表，該方法具備很強的透明性，安全性和魯棒性。

(4)Large — Capacity LSB information hiding scheme based on two-dimensional code

期刊信息： 2017 7th IEEE International Conference on Electronics Information and Emergency Communication (ICEIEC)
做者信息：

Yushuang Liu
College of Computer Science, Inner Mongolia University, Hohhot

Junxing Zhang
College of Computer Science, Inner Mongolia University, Hohhot

研究進展：
在大數據的背景下，信息安全面臨更多的機遇和挑戰。圖像隱寫術做爲信息隱藏的重要手段，被普遍應用於軍事，醫療，商業等重要場合。二維碼圖像做爲一種隨處可見的信息交換手段。本文在圖像隱寫和二維碼相結合的基礎上，設計了一種改進的LSB信息隱藏算法。二維碼做爲特殊的圖像載體，其中RGB通道嵌入祕密信息進行隱蔽通訊，具備實現簡單，安全性高的優勢。實驗結果代表，本文提出的LSB嵌入算法具備良好的隱蔽性，嵌入容量很是大，對噪聲和剪切具備魯棒性。

(5)Research of image information hiding algorithm based on quadrilateral partition

期刊信息： 2014 IEEE 3rd International Conference on Cloud Computing and Intelligence Systems
做者信息：

Qing Xue
College of Sciences, Beijing Forestry University, 100083, China

Guifang Zhang
College of Sciences, Beijing Forestry University, 100083, China

Xiaochun Wang
College of Sciences, Beijing Forestry University, 100083, China

研究進展：
信息隱藏技術是信息安全的支撐技術之一。提出了一種基於四邊形劃分的圖像信息隱藏算法。該算法首先對祕密圖像的像素灰度值進行最小二乘擬合，並得到分段多項式。給定擬合多項式的程度和擬合精度的控制偏差，能夠相應地進行相應的自適應圖像三角測量;而後得到三角形祕密圖像。將祕密圖像的分區信息記錄爲四進制數，並將加擾的分區信息和祕密圖像的頂點灰度信息嵌入到載體數字圖像中，得到隱祕圖像。從隱祕圖像中提取分區信息和頂點灰度信息，接收器能夠恢復擬合多項式的係數並進一步重建祕密圖像。實驗結果代表，該方法具備較高的隱藏容量和良好的隱蔽性，重建後的祕密圖像使人滿意。