信息隐藏(隐写术).

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• 还有一类很强的适应性的通用盲检测方法，但大 多只能以一定概率判断隐藏消息的存在性，并且 检测的可靠性随着嵌入的隐藏消息的减少急剧下 降，这在很多应用场合下是不可接受的。此外， 这类方法并不能给出一个关于隐藏消息大小的信 息，不利于下一步隐藏消息的提取。 • 因此，很多研究者致力于研究面向特定隐写方法 的隐写分析算法，力求实现针对某一种特定隐藏 方法实现可靠检测，并准确估计隐藏消息的大小， 进而实现秘密消息的提取。
信息隐藏（隐写术）
主讲教师：余艳玮
ywyu@ustc.edu.cn
1 信息隐藏概述 2 隐写术的基本原理 3 隐写术 4 隐写分析技术
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• 隐写术 – 空域隐写术 • 原始类图像隐写术 – 基于文件格式的隐写术 – 替换技术：位平面、颜色通道 »LSB – 基于关系的技术 • 有限调色板图像隐写术 – 变换域隐写术 • JPEG图像隐写术
– 嵌入过程不修改DCT系数值为0，1的DCT系数， 利用伪随机数发生器产生间隔以决定下一个要 嵌入的DCT系数的位置。（随机间隔） – 纠正过程消除对效应的出现，方法是利用那些 未被修改的DCT系数进行修改来维持直方图保 持不变
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(3) F5隐写算法
• 是由德国著名学者Pfitzmann和Westfeld在2001 年提出的。是一种针对JPEG图像，可以提供较 大的嵌入容量、抗x2检测的隐写算法。
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• Jsteg和OutGuess将秘密信息嵌入在量化 后的DCT系数的LSB上，原始值为0和1的 DCT系数除外。
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(1) Jsteg隐写算法
• 首先获得图像量化后的DCT系数矩阵，对于不为 0、 1的DCT系数，用秘密信息取代其LSB，即完 成嵌入过程。（连续嵌入） • 提取秘密信息时，也只是将含密图像中不等于0, 1的量化DCT系数的LSB取出即可。
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• 隐写分析的定义 • 隐写分析的现状 • 隐写分析的原理
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隐写分析的定义
• 隐写分析（隐写检测）：非授权用户进行 的信息嵌入逆过程，意指第三方（黑客， 通常位于公开信道中）对信息隐藏的一种 攻击行为，它不是隐藏信息的合法的检测 或提取。
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隐写分析的原理
• 信息隐藏技术中，所有的被隐藏的秘密信息m都 可以表示为下面简单的公式： m=p+t 其中：
– t为被隐藏的秘密信息中经过处理后在载体文件中不会 产生可检测失真的部分，它是人对一个媒体的不可感 知能力的阂值。 – p为被隐藏的秘密信息中经过处理后在载体文件中会产 生可检测失真的部分。 – t值的大小代表着隐写算法的水平，当m=t，即p=0时， 表示秘密信息的嵌入没有对载体信息产生任何影响， 这时的隐写算法达到最高水平，任何检测技术都会无 能为力。
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隐写分析的现状
• 在1999年召开的第三届信息隐藏国际会议 上，Westfeld等首次提出检测空域LSB隐 写的直方图攻击方法。
– 通过分析像素值对的统计分布建立卡方统计量 (x2)来检测隐藏信息的存在性，并能可靠估计 嵌入的秘密消息的大小。 – 但是，这种方法需要执行多次卡方检验，计算 速度受到一定限制。
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• Fridrich等2001年首次提出一种RS(regular singular)隐写分析方法，这种方法来源于一种无 损隐写方案。通过计算LSB平面和移位LSB平面 的无损信息隐藏容量，导出了估计秘密消息大小 的方程，是目前惟一能够检测连续LSB替换和随 机LSB替换嵌入的秘密信息，并能可靠估计嵌入 的秘密信息大小的算法，具有较高的可靠性和灵 敏度。
• Jsteg隐写实质上就是将源自文库SB嵌入法应用到量化 后的DCT系数
– 优点：实现简单 – 缺点：利用x2分析可以很容易地检测出秘密信息的存 在，因此其安全性并不好
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(2) OutGuess算法
• OutGuess算法是Niels Provos针对Jsteg 类算法的缺陷提出的一种方法，主要分两 个部分:
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隐写分析的目的
• 检测隐藏信息的存在性，并估计隐藏信息 的长度 • 提取隐藏信息 • 删除和扰乱隐写载体中嵌入的隐写信息
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现有的典型统计隐写分析方法
• 直接观察分析法
• 基于统计特征的方法 • 通用盲检测方法
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如何选择k?
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利用矩阵编码嵌入秘密信息
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F5算法的特点
• • • • • 隐藏信息量大 高效（embedded bits per change）： 抵抗x2检测 开源 利用了常见的图像格式（JPEG）
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1 信息隐藏概述 2 隐写术的基本原理 3 隐写术 4 隐写分析技术
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3.3 JPEG图像隐写术
• Jsteg
• Outguess算法 • F5
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• JPEG格式图像在网络中大量传输的应用普遍性 和JPEG图像编码算法的公开性，使JPEG图像得 到了众多隐写术研究者的青睐，因而基于JPEG 图像的隐写术得到了迅猛的发展。 • 用它作为信息隐藏的载体图像在网络上进行隐蔽 通信，与其它图像格式相比，它所引起的怀疑相 对比较小。 • 由于JPEG图像格式采用的是有损压缩，根据质 量因子的不同，图像显示出的效果本身会有差异， 这就使得攻击者难以判断图像中的异常到底是较 低的质量因子还是嵌入隐藏信息所导致的。
• F5的算法描述如下:
– 由用户输入的密码产生一组随机序列，利用该随机序 列来随机选择量化DCT系数的非零交流系数。 – 对选中的DCT系数进行分组，每组包含2k-1个DCT系 数，用以嵌入k比特信息。 – 利用矩阵编码来嵌入信息
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矩阵编码
• 编码方式为(1,n,k)，其中n=2k-1