第八章隐写分析技术
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视觉攻击法：利用人的视觉感知性来判断载密图 像是否产生了异常的改变。
基于隐写算法的标识特征法：预先对隐写算法作 深入分析，寻找归纳出其标识特征。 基于统计知识的隐写分析法：针对某一类信息伪 装算法或某一类图像。通过对载体图像与载密图 像进行统计分析，找出二者之间的统计特征差异。
8.1.2 隐写分析分类
＊只有正确密钥的拥有者才能检测、提取并且证明
隐藏消息的存在。此外其他任何人都无法证明秘 密消息的存在
＊即使检测者（攻击者）能够成功检测并且提取到
一条隐藏消息，也不能够检测出其他隐藏消息
＊检测到隐藏的消息在计算上是不可行的
8.2 隐写分析评价指标
1、准确性 准确性指检测的准确程度，是隐写分析最重要的一个指
标，一般用虚警率和检测率表示。 虚警率是把非隐藏信息误判为隐ห้องสมุดไป่ตู้信息的概率 检测率是把隐藏信息正确判为隐藏信息的概率 漏报率是把隐藏信息判为非隐藏信息的概率 2、适用性 适用性指检测算法对不同嵌入算法的有效性， 可由检
测算法能够有效检测多少种、多少类隐写算法或嵌入算 法来衡量。
※ 检验函数
举例：数字声音的滤波，数字图像的有损压缩
3、恶意攻击 伪造消息并且假冒通信中的一方开始隐秘协议的执行
隐写分析术语
＊唯伪装对象攻击 只可获得伪装对象进行分析
＊已知载体攻击 可以获得原始载体和伪装对象进行分析 ＊已知消息攻击 从某种意义上，攻击者可以获得隐藏的消息。 （难度等同于唯伪装对象攻击） ＊选择伪装对象攻击 知道伪装工具（算法）和伪装对象 ＊选择消息攻击 伪装分析专家用某个伪装工具或算法对一个 选择的消息产生伪装对象。攻击目标是确定伪装对象中相应 的模式特征，它可以用来指出具体使用的伪装工具或算法。 ＊已知伪装载体和伪装对象攻击 已知伪装工具（算法），并 且可以获得原始载体和伪装对象
特点
对系统的要求
主动的攻 对所截获的数 要求具有健壮
击者
据进行修改或 性（鲁棒性）
者破坏
恶意的攻 伪造消息并且 除了鲁棒性还
击者
假冒通信的某 要求具有安全
一方执行隐秘 性
协议
安全的信息伪装算法
定义(描述一个安全的隐秘技术方案需要满足的条件)
＊使用公开的算法和一个双方共享的密钥来隐藏信
息，该密钥必须能够唯一的标识发送者
1，c中 嵌 入 了隐 藏 信 息 f (c) 0，c中没嵌入隐藏信息
※检测错误类型
型 检 测 错 误 （ 纳 伪 ） 型检测错误（弃真）
分别为“纳伪”和“弃真”事件发生的
则满足： 概率
d
(
,
)
log
2
( 1
)
(1
)
log
2
(1
)
特别地，如果 0 那么， 2
3、实用性
实用性指检测算法可实际推广应用的程度，可由现实条件是 否允许、检测结果是否稳定、自动化程度的高低和实时性等 来衡量。其中实时性可以用隐写分析算法进行一次隐写分析 所用时间来衡量，用时越短则实时性越好。
4、复杂度
复杂度是针对隐写分析算法本身而言的，可由隐写分析算法 实现所需要的资源开销、软硬件条件等来衡量。
空域隐写分析算法的攻击对象主要是空域最低有效位信息 隐藏
Westfeld(1999)采用了Chi-square统计量统计调色板图像 嵌入秘密消息前后出现相似颜色对的概率比，能够准确检 测连续嵌入秘密消息的调色板图像，但对于随机嵌入秘密 消息的图像的检测无效。
Fridrich(2001)年提出的RS隐写分析方法(regular groups and singular groups)把图像像素分成规则类、异常类和 不可使用类，根据待测图像LSB置换操作前后各类像素组的 变化曲线能够可靠地检测灰度和真彩色图像并估计秘密消 息的嵌入量，但RS的检测结果直接受载体图像噪声、随机 性和秘密信息嵌入位置的影响。
8.1.1 隐写分析定义
隐写分析(steganalysis)技术是对表面正常的图像、 音频、视频等媒体信号（尤其是通过互联网进行传 输的信号）进行检测，判断其中是否嵌有秘密信息 （这些秘密信息是通过一定的隐写算法嵌入的）， 甚至只是指出媒体中存在秘密信息的可能性，这样 就可以找到敌对隐蔽通信的信源，从而阻断隐蔽通 信的信道。 隐写分析的目标不是提倡删除或使正确的隐藏信息 无效，而是指出哪些方法是脆弱的，哪些方法可以 用来调查非法隐藏信息。
8.3 隐写分析通用原型系统
图像隐写分析有两条途径。一是针对某种具体的嵌入 方法提取其专有特征，根据这些专有特征进行判别， 叫做专用隐写分析技术；二是寻找独立于具体的嵌入 算法之外的通用特征，根据这些特征进行判别，叫做 通用隐写分析技术。
专用隐写分析技术可以准确检测采用特定嵌入方法的 隐藏图像，准确性高但适用性低。通用隐写分析技术 的准确性不如专用隐写分析技术高，但适用性高。无 论专用隐写分析还是通用隐写分析，寻找对信息隐藏 敏感的特征是隐写分析实现的关键。
隐写分析简介
伪装术的目标是避免传送信息时引起怀疑，从而 使秘密信息不可检测。若引起了怀疑，那么就说 明隐藏失败了。隐藏分析是发现隐藏的消息并使 这些消息无效的一种技术。
对隐藏信息的攻击和分析可能有几种形式，即检 测、提取、混淆（攻击者在存在的隐藏信息上进 行伪造和覆盖），使隐藏信息无效。
隐写分析的方法
8.3 隐写分析通用原型系统
根据提取的特征 对图像归类
根据判别结果的好坏对提取的特征、 以及判别系数或阈值作调整
8.4 隐写分析算法
隐写分析算法根据提取的特征的不同，可以 分为专用隐写分析和通用隐写分析；根据特 征所在域的不同，又可以分为空域隐写分析 和频率域隐写分析。
8.4.1 专用隐写分析算法介绍
1、被动攻击 进行秘密通信的囚犯的来往信件都要经过看守的检查，看守 检查信件后判断是否存在秘密消息并作不同的处理，称为被 动攻击。 只能对其窃听到的数据进行分析检测，而不试图对其进行修 改甚至破坏。
举例：囚犯问题，信鸽信使
2、主动攻击 主动攻击又叫做积极攻击.如果看守不经过判断就对消
息进行修改的攻击称为主动攻击。能够参与协议的执 行并修改其中数据
基于隐写算法的标识特征法：预先对隐写算法作 深入分析，寻找归纳出其标识特征。 基于统计知识的隐写分析法：针对某一类信息伪 装算法或某一类图像。通过对载体图像与载密图 像进行统计分析，找出二者之间的统计特征差异。
8.1.2 隐写分析分类
＊只有正确密钥的拥有者才能检测、提取并且证明
隐藏消息的存在。此外其他任何人都无法证明秘 密消息的存在
＊即使检测者（攻击者）能够成功检测并且提取到
一条隐藏消息，也不能够检测出其他隐藏消息
＊检测到隐藏的消息在计算上是不可行的
8.2 隐写分析评价指标
1、准确性 准确性指检测的准确程度，是隐写分析最重要的一个指
标，一般用虚警率和检测率表示。 虚警率是把非隐藏信息误判为隐ห้องสมุดไป่ตู้信息的概率 检测率是把隐藏信息正确判为隐藏信息的概率 漏报率是把隐藏信息判为非隐藏信息的概率 2、适用性 适用性指检测算法对不同嵌入算法的有效性， 可由检
测算法能够有效检测多少种、多少类隐写算法或嵌入算 法来衡量。
※ 检验函数
举例：数字声音的滤波，数字图像的有损压缩
3、恶意攻击 伪造消息并且假冒通信中的一方开始隐秘协议的执行
隐写分析术语
＊唯伪装对象攻击 只可获得伪装对象进行分析
＊已知载体攻击 可以获得原始载体和伪装对象进行分析 ＊已知消息攻击 从某种意义上，攻击者可以获得隐藏的消息。 （难度等同于唯伪装对象攻击） ＊选择伪装对象攻击 知道伪装工具（算法）和伪装对象 ＊选择消息攻击 伪装分析专家用某个伪装工具或算法对一个 选择的消息产生伪装对象。攻击目标是确定伪装对象中相应 的模式特征，它可以用来指出具体使用的伪装工具或算法。 ＊已知伪装载体和伪装对象攻击 已知伪装工具（算法），并 且可以获得原始载体和伪装对象
特点
对系统的要求
主动的攻 对所截获的数 要求具有健壮
击者
据进行修改或 性（鲁棒性）
者破坏
恶意的攻 伪造消息并且 除了鲁棒性还
击者
假冒通信的某 要求具有安全
一方执行隐秘 性
协议
安全的信息伪装算法
定义(描述一个安全的隐秘技术方案需要满足的条件)
＊使用公开的算法和一个双方共享的密钥来隐藏信
息，该密钥必须能够唯一的标识发送者
1，c中 嵌 入 了隐 藏 信 息 f (c) 0，c中没嵌入隐藏信息
※检测错误类型
型 检 测 错 误 （ 纳 伪 ） 型检测错误（弃真）
分别为“纳伪”和“弃真”事件发生的
则满足： 概率
d
(
,
)
log
2
( 1
)
(1
)
log
2
(1
)
特别地，如果 0 那么， 2
3、实用性
实用性指检测算法可实际推广应用的程度，可由现实条件是 否允许、检测结果是否稳定、自动化程度的高低和实时性等 来衡量。其中实时性可以用隐写分析算法进行一次隐写分析 所用时间来衡量，用时越短则实时性越好。
4、复杂度
复杂度是针对隐写分析算法本身而言的，可由隐写分析算法 实现所需要的资源开销、软硬件条件等来衡量。
空域隐写分析算法的攻击对象主要是空域最低有效位信息 隐藏
Westfeld(1999)采用了Chi-square统计量统计调色板图像 嵌入秘密消息前后出现相似颜色对的概率比，能够准确检 测连续嵌入秘密消息的调色板图像，但对于随机嵌入秘密 消息的图像的检测无效。
Fridrich(2001)年提出的RS隐写分析方法(regular groups and singular groups)把图像像素分成规则类、异常类和 不可使用类，根据待测图像LSB置换操作前后各类像素组的 变化曲线能够可靠地检测灰度和真彩色图像并估计秘密消 息的嵌入量，但RS的检测结果直接受载体图像噪声、随机 性和秘密信息嵌入位置的影响。
8.1.1 隐写分析定义
隐写分析(steganalysis)技术是对表面正常的图像、 音频、视频等媒体信号（尤其是通过互联网进行传 输的信号）进行检测，判断其中是否嵌有秘密信息 （这些秘密信息是通过一定的隐写算法嵌入的）， 甚至只是指出媒体中存在秘密信息的可能性，这样 就可以找到敌对隐蔽通信的信源，从而阻断隐蔽通 信的信道。 隐写分析的目标不是提倡删除或使正确的隐藏信息 无效，而是指出哪些方法是脆弱的，哪些方法可以 用来调查非法隐藏信息。
8.3 隐写分析通用原型系统
图像隐写分析有两条途径。一是针对某种具体的嵌入 方法提取其专有特征，根据这些专有特征进行判别， 叫做专用隐写分析技术；二是寻找独立于具体的嵌入 算法之外的通用特征，根据这些特征进行判别，叫做 通用隐写分析技术。
专用隐写分析技术可以准确检测采用特定嵌入方法的 隐藏图像，准确性高但适用性低。通用隐写分析技术 的准确性不如专用隐写分析技术高，但适用性高。无 论专用隐写分析还是通用隐写分析，寻找对信息隐藏 敏感的特征是隐写分析实现的关键。
隐写分析简介
伪装术的目标是避免传送信息时引起怀疑，从而 使秘密信息不可检测。若引起了怀疑，那么就说 明隐藏失败了。隐藏分析是发现隐藏的消息并使 这些消息无效的一种技术。
对隐藏信息的攻击和分析可能有几种形式，即检 测、提取、混淆（攻击者在存在的隐藏信息上进 行伪造和覆盖），使隐藏信息无效。
隐写分析的方法
8.3 隐写分析通用原型系统
根据提取的特征 对图像归类
根据判别结果的好坏对提取的特征、 以及判别系数或阈值作调整
8.4 隐写分析算法
隐写分析算法根据提取的特征的不同，可以 分为专用隐写分析和通用隐写分析；根据特 征所在域的不同，又可以分为空域隐写分析 和频率域隐写分析。
8.4.1 专用隐写分析算法介绍
1、被动攻击 进行秘密通信的囚犯的来往信件都要经过看守的检查，看守 检查信件后判断是否存在秘密消息并作不同的处理，称为被 动攻击。 只能对其窃听到的数据进行分析检测，而不试图对其进行修 改甚至破坏。
举例：囚犯问题，信鸽信使
2、主动攻击 主动攻击又叫做积极攻击.如果看守不经过判断就对消
息进行修改的攻击称为主动攻击。能够参与协议的执 行并修改其中数据