隐写术的应用及安全性研究

介绍了隐写术和反隐写术,说明了隐写术的原理及隐写术在文本、图像、音频中的应用。从隐写系统的绝对安全性、检测隐写消息的低效性和隐写算法的复杂多变性等方面阐明了反隐写所面临的挑战。最后指出反隐写术只能证明隐写信息的存在性而不能破译隐写信息的不足;同时简要阐明了反隐写的发展趋势。     

多媒体隐写研究进展

大数据分析可以跳过数据内容而仅从数据背景挖掘情报,传统的加密通信已经难以满足安全通信的需求。隐写技术是将秘密消息嵌入各种载体(如数字图像、音频、视频或文本)中实现隐蔽通信的技术,是应对大数据情报获取的有效手段,是密码技术的必要补充。人工智能,尤其是深度学习,在计算机视觉、语音和自然语言处理等领域的巨大成功,给隐写术带来了新机遇,提出了新挑战,促使基于图像、音/视频和文本的隐写术出现了一系列新思想、新方法。本文介绍隐写术的概念、分类、主要作用和研究意义,概述隐写术的发展历史、研究近况和应用场景。注意到各类载体上的隐写术虽然有差别,但是其核心追求有共通之处,可以提炼成通用的隐写编码问题。所以本文首先介绍隐写编码的基本思想与关键技术,然后针对最重要和流行的载体、图像、视频、音频和文本,分别介绍隐写术的进展。总体而言,本文从隐写编码、图像隐写、视频隐写、音频隐写和文本隐写5个方面概述隐写术的国际/国内发展现状,总结差异,对比优势和劣势,并分析发展趋势。     

数字隐写模型及形式化描述

为了使数字隐写模型研究与隐写技术研究同步发展,从通用到具体,依次提出3个数字隐写模型,并对各模型进行形式化描述,总结梳理隐写算法的本质原理,以指导隐写技术的进一步发展。首先,针对已有模型无法描述新兴隐写算法的问题,提出一个通用数字隐写模型,以描述当前所有隐写算法;其次,鉴于载体修改式的隐写算法在隐写术研究中的重要地位,提出基于载体修改的加性噪声隐写模型;然后,针对当前主流的图像自适应隐写算法,提出具体的最小化失真的数字图像自适应隐写模型。选取4个典型的隐写算法实例,采用所提隐写模型进行对应描述,以验证所提模型的有效性。     

基于JPEG图像的秘密信息长度估计研究

图像隐写分析就是对信息隐藏系统进行攻击的技术,基于JPEG图像的隐藏信息长度估计的方法最近引起了很大关注。该文分析和讨论了JSteg、F5和OutGuess隐写分析算法。     

以数字图像为载体的隐写分析研究进展

隐写和反隐写的对抗是关系到信息安全的重要课题.文中针对常用隐写载体之一即数字图像,回顾反隐写技术的最新进展.根据隐写技术快速发展对反隐写研究提出的挑战,对近几年提出的新方法和新思路进行梳理和归纳.给出系统和扼要的评述,供隐写和反隐写研究者参考.重点围绕三方面展开讨论:对于克服了统计不对称性的LSB匹配嵌入法如何进行有效的检测或嵌入率估计;对于小嵌入率隐写进行分析的研究中有哪些进展;面对层出不穷的隐写新方法,如何实现不针对具体嵌入算法的通用隐写分析.对于反隐写研究的发展趋势和面临的新问题也作了讨论.     

负载自适应的批量隐写研究

为了进一步提高批量隐写的安全性, 针对以往自适应批量隐写方案的不足设计了一种简单可靠的新方案。首先借助基于随机森林的集成分类器确定当前隐写分析技术下图像的隐写容量, 在此基础上确定各个图像嵌入的信息量, 方案最大程度地利用了载体资源, 并通过对秘密信息进行分割分组进一步增强了安全性。实验结果表明, 隐写容量计算中的安全判定方法准确性高, 在保证低漏检率的同时避免了较高的虚警率, 且运行时间更短。     

互联网上常见的图像隐写软件

据初步统计,互联网上已经出现了200多种隐写软件,而且使用这些软件不需要高深的专业知识.在这种情况下,对网上恶意隐蔽通信不设防就会造成严重的安全隐患.对互联网上常见的图像隐写软件进行研究,并根据信息嵌入原理将其分为3类:①基于图像格式的隐写软件;②基于LSB替换的隐写软件;③基于±k的隐写软件.研究结果对于有效攻击这些隐写软件具有重要意义.     

基于隐写编码和Markov模型的自适应图像隐写算法

如何构造大容量、低失真和高统计安全的隐写算法一直是隐写研究的难点和热点.提出一种兼顾感知失真和二阶统计安全的自适应图像隐写算法设计思路.算法将载体各部分的平滑度引入隐写编码的生成过程,自适应地利用一簇隐写编码在载体各部分的合理运用降低载密图像失真度;在隐秘信息嵌入方式上利用基于Markov链模型的动态补偿方法提高载密图像统计安全性;算法对载体最低有效位和次最低有效位进行嵌入以保证嵌入容量.实验表明算法在相同嵌入量下相较双层随机LSB匹配算法以及仅使用一种隐写编码的算法,失真度更低且载体统计分布的改变更小,而在失真度和统计分布改变相近时嵌入容量更大.     

对数字图像中的隐写术与隐写分析技术的研究

隐写术和隐写分析技术作为多媒体和信息安全领域的一个新的研究热点正受到越来越多的关注。本文研究的是以数字图像为载体的两种技术,分析了数字图像中的隐写术与隐写分析技术的原理,介绍了国内外一些常用的隐写和隐写分析方法,并对它们各自的优缺点进行了分析和评价。最后对隐写分析的未来发展方向进行了分析和展望。     

分级安全的文本隐写方法

针对单一数据类型隐写方法安全性不高、隐写容量不足等问题,提出了一种具有分级安全的文本隐写方法。首先,将整个载体文档中的多种类型的数据作为备选隐写载体,以不同类型数据的隐写特点和隐写分析技术为评估依据定义隐写安全等级,构建了一个多类数据融合的分级安全隐写模型。然后,根据秘密信息的长度自适应确定安全等级,并利用分级安全隐写模型将秘密信息分块地嵌入在同一个载体文档相互独立的多个不同类数据中。理论分析及实验结果表明,与现有基于单一数据类型隐写方法相比,所提方法扩大了隐写容量,在嵌入等量的秘密信息情况下,降低了文档中同一类载体数据的统计特征改变程度,提高了秘密信息的整体安全性。     

面向可逆图像处理网络的可证安全自然隐写

目的 自然隐写是一种基于载体源转换的图像隐写方法,基本思想是使隐写后的图像具有另一种载体的特征,从而增强隐写安全性。但现有的自然隐写方法局限于对图像ISO(International Standardization Organization)感光度进行载体源转换,不仅复杂度高,而且无法达到可证安全性。为了提高安全性,本文结合基于标准化流的可逆图像处理模型,在隐空间完成载体源转换,同时通过消息映射的设计做到了可证安全的自然隐写。方法 利用目前发展迅速的基于可逆网络的图像处理方法将图像可逆地映射到隐空间,通过替换使用的隐变量完成载体源的转换,从而避免对原始图像复杂的建模。同时,改进了基于拒绝采样的消息映射方法,简单地从均匀分布中采样以获得需要的条件分布,高效地将消息嵌入到隐变量中,并且保证了嵌入消息后的分布与原本使用的分布一致,从而实现了可证安全的自然隐写。结果 针对图像质量、隐写容量、消息提取准确率、隐写安全性和运行时间进行了实验验证,结果表明在使用可逆缩放网络和可逆去噪网络时能够在每个像素值上平均嵌入5.625 bit消息,且具有接近99%的提取准确率,同时隐写分析网络SRNet(st...     

小波细节信息的LSB隐写分析算法

为了准确地估计出隐藏图像的嵌入率,利用LSB隐写对图像小波细节信息影响较大这一特点,首先给出了图像的小波细节信息和小波细节信息能量的定义,同时利用LSB隐写图像计算出其原始图像的小波细节信息能量;然后根据隐写图像与原始图像的小波细节信息能量,估计出LSB隐写图像的嵌入率。实验证明,该方法在隐藏图像嵌入率不是很低的情况下,能够比较准确地估计出隐藏图像的嵌入率。     

基于特征的彩色位图隐写分析

针对互联网上流行的真彩位图文件的隐写算法工具InplainView, 根据算法嵌入原理和特征分析,成功实现了对隐秘图像的检测;通过研究从隐秘图像中所提取消息的字符频度分布,提出了对嵌入消息加密的密钥恢复解决方案,有效提高了隐写分析性能。最后的实验结果表明,该隐写分析方法简单、高效,便于实用。     

互联网隐写分析系统的研究与设计

本文在利用软件分析技术对互联网上流行的隐写工具进行研究的基础上,总结了对这些隐写工具产生的隐写文件的一般检测方法,并提出了开发一种互联网隐写分析系统的思想。     

基于SI-UNIWARD失真函数的改进隐写方案

针对通用小波失真函数(UNIWARD)的失真代价的四舍五入误差为1/2时嵌入失真为零的问题,基于边信息的通用小波失真函数(SI-UNIWARD),提出了一种改进隐写方案。该方案首先对前载体的原始像素值进行四舍五入,然后重新定义了一组间距合理的四舍五入误差,产生了新的嵌入代价,重新使用了在SI-UNIWARD中禁用的00、40、04、44模式中的1/2离散余弦变换(DCT)系数,避免了检测性能的病态饱和,从而解决了零嵌入失真代价问题。实验表明,该方案与SI-UNIWARD相比,DCT系数的更改概率降低了3%,同时降低了空域中像素值间的数量差别和DCT系数的嵌入更改率,提升了检测误差性能,能够较好地利用边信息。     

图像隐写分析技术综述

通过归纳典型专用隐写分析方法和通用隐写分析方法的机制,指出在该领域中,低嵌入率的检测问题、图像源不匹配问题和隐写分析方法的适用性问题是3个亟待解决的问题,进而提出基于富模型和数字取证的隐写分析是两大研究趋势,前者合并不同域的差异特征后,利用集成分类器区分载体和含密图像,后者先用数字取方法证识别图像的类型,再采用该类的隐写分析器检测图像,由此克服图像源不匹配问题,提高检测性能.     

基于图像攻击的隐藏信息盲检测技术

隐写分析技术是网络信息安全的重要组成部分.它的最根本问题是判断数字载体是否携带秘密信息.文中提出了基于攻击的隐藏信息盲检测方式,提取空域图像、DCT域图像一个二维特征向量,通过非线性神经网络分类器来判别图像是否含有秘密信息,并建立了7000多幅图像库(包括掩密图像与干净图像)进行了可行性、多样性仿真实验,取得了以下效果:(1)平均检测率90.085%(阳性检测率与阴性检测率的总平均);(2)不受限于隐写方案;(3)能够检测低嵌入率的掩密图像;(4)能够检测出经平滑、锐化、缩小、剪切和再压缩处理后的干净图像.     

JPEG图像的信息隐写术与隐写分析

信息隐藏和检测技术在当代信息社会中日趋重要,并且得到广泛应用.JPEG是目前最流行的图像文件格式标准之一.概述了隐写和隐写分析的原理,介绍了JPEG图像格式,重点分析JPEG图像的几种典型的隐写术和隐写分析算法,比较了几种隐写术和隐写分析算法的优缺点,并指出了隐写术和隐写分析技术的发展趋势.     

基于图像的信息隐藏检测算法和实现技术研究综述

基于图像的信息隐藏及分析技术是信息安全领域的一个重要方面。信息隐藏技术包括了隐写术和数字水印。信息隐藏检测技术是信息隐藏技术的攻击技术。通过基于图像的信息隐藏检测技术，可以判断图像中是否存在信息的隐藏和嵌入。基于图像的信息隐藏检测技术包括了数字图像特征分析、检测算法和实现技术。提出了基于图像的信息隐藏检测技术的知识体系。重点阐述了多种基于图像的信息隐藏检测算法，并进行了理论分析和实验测试。分析了现有的几种基于图像的信息隐藏的实现技术，提出了一个面向Internet应用的检测系统模型。     

Gauss-Markov载体下扩频隐写的抗检测性能分析

为了研究载体数据相关性等对数字隐写安全性的影响,使用Gauss-Markov过程建模载体求解了扩频隐写系统的Kullback-Leibler divergence(KL散度).首先,建立了以KL散度为度量标准的隐写系统安全性能分析框架;然后,选择Gauss-Markov过程建模载体,得到了扩频隐写系统的KL散度计算公式;分析相关系数、嵌入噪声相对强度、可用数据总数等参数对KL散度的影响,发现载体数据相关性越强,嵌入噪声强度越大,以及相同数据使用率下,载体可用数据总数越大,隐写系统抗检测性能越差.以图像为载体的实验结果验证了该方法的正确性.