[科普中國(guó)]-信息隱寫

方法

隱寫術(shù)就是將秘密信息隱藏到看上去普通的信息(如數(shù)字圖像)中進(jìn)行傳送。現(xiàn)有的隱寫術(shù)方法主要有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)的色度隱藏信息的方法、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方法等等。當(dāng)前很多隱寫方法是基于文本及其語言的隱寫術(shù)，如基于同義詞替換的文本隱寫術(shù)，an efficient linguistic steganography for chinese text一文章就描述采用中文的同義詞替換算法。其他的文本的隱寫術(shù)有基于文本格式隱寫術(shù)等。

釋義因?yàn)檫@個(gè)原因，數(shù)字圖像（包含有大量的數(shù)據(jù)）在因特網(wǎng)和其他傳媒上被廣泛用于隱藏消息。這種方法使用的廣泛程度無從查考。例如：一個(gè)24位的位圖中的每個(gè)像素的三個(gè)顏色分量（紅，綠和藍(lán)）各使用8個(gè)比特來表示。如果我們只考慮藍(lán)色的話，就是說有2^8種不同的數(shù)值來表示深淺不同的藍(lán)色。而像11111111和11111110這兩個(gè)值所表示的藍(lán)色，人眼幾乎無法區(qū)分。因此，這個(gè)最低有效位就可以被(在某種程度上檢測(cè)不到地)用來存儲(chǔ)顏色之外的某些信息。如果我們對(duì)紅色和綠色進(jìn)行同樣的工作的話，我們可以在（差一點(diǎn)不到）三個(gè)的像素中存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。

更正式一點(diǎn)地說，使隱寫的信息難以探測(cè)的，也就是保證“有效載荷”（需要被隱蔽的信號(hào)）對(duì)“載波”（即原始的信號(hào)）的調(diào)制對(duì)載波的影響看起來（理想狀況下甚至在統(tǒng)計(jì)上）可以忽略。這就是說，這種改變應(yīng)該無法與載波中的噪聲加以區(qū)別。

（從信息論的觀點(diǎn)來看，這就是說信道的容量必須大于傳輸“表面上”的信號(hào)的需求。這就叫做信道的冗余。對(duì)于一幅數(shù)字圖像，這種冗余可能是成像單元的噪聲；對(duì)于數(shù)字音頻，可能是錄音或者放大設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲。任何有著模擬放大級(jí)的系統(tǒng)都會(huì)有所謂的熱噪聲（或稱“1/f”噪聲)，這可以用作掩飾。另外，有損壓縮技術(shù)（如JPEG）會(huì)在解壓后的數(shù)據(jù)中引入一些誤差，利用這些誤差作隱寫術(shù)用途也是可能的。）

隱寫術(shù)也可以用作數(shù)字水印，這里一條消息（往往只是一個(gè)標(biāo)識(shí)符）被隱藏到一幅圖像中，使得其來源能夠被跟蹤或校驗(yàn)。實(shí)際上在日本，“……內(nèi)容標(biāo)識(shí)符論壇和日本數(shù)字內(nèi)容協(xié)會(huì)已經(jīng)開始試驗(yàn)一套數(shù)字水印系統(tǒng)來‘防止盜版’（日本時(shí)報(bào)在線，2001年8月26日）?！?

用途近幾年來,隱寫術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)成為了信息安全的焦點(diǎn)。因?yàn)槊總€(gè)Web站點(diǎn)都依賴多媒體,如音頻、視頻和圖像。隱寫術(shù)這項(xiàng)技術(shù)可以將秘密信息嵌入到數(shù)字媒介中而不損壞它的載體的質(zhì)量。第三方既覺察不到秘密信息的存在,也不知道存在秘密信息。因此密鑰、數(shù)字簽名和私密信息都可以在開放的環(huán)境(如Internet,或者內(nèi)聯(lián)網(wǎng))中安全的傳送。主要介紹隱寫術(shù)的基本原理以及各方面的應(yīng)用。

載體文件（cover file）相對(duì)隱秘文件的大?。ㄖ笖?shù)據(jù)含量，以比特計(jì)）越大，隱藏后者就越加容易。因?yàn)檫@個(gè)原因，數(shù)字圖像（包含有大量的數(shù)據(jù)）在因特網(wǎng)和其他傳媒上被廣泛用于隱藏消息。這種方法使用的廣泛程度無從查考。例如：一個(gè)24位的位圖中的每個(gè)像素的三個(gè)顏色分量（紅，綠和藍(lán)）各使用8個(gè)比特來表示。如果我們只考慮藍(lán)色的話，就是說有2種不同的數(shù)值來表示深淺不同的藍(lán)色。而像11111111和11111110這兩個(gè)值所表示的藍(lán)色，人眼幾乎無法區(qū)分。因此，這個(gè)最低有效位就可以用來存儲(chǔ)顏色之外的信息，而且在某種程度上幾乎是檢測(cè)不到的。如果對(duì)紅色和綠色進(jìn)行同樣的操作，就可以在差不多三個(gè)像素中存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。

更正式一點(diǎn)地說，使隱寫的信息難以探測(cè)的，也就是保證“有效載荷”（需要被隱蔽的信號(hào)）對(duì)“載體”（即原始的信號(hào)）的調(diào)制對(duì)載體的影響看起來（理想狀況下甚至在統(tǒng)計(jì)上）可以忽略。這就是說，這種改變應(yīng)該無法與載體中的噪聲加以區(qū)別。

工具已有不少隱寫算法被開發(fā)成隱寫工具。Johnson對(duì)這些軟件進(jìn)行了整理收集，列出了100多種軟件。表1中列出了其中的一些常見的以圖像為載體的隱寫軟件。

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