隐写术的应用及安全性研究

隐写术的应用及安全性研究

摘要：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。

关键词：隐写术；反隐写；隐写系统；隐写检验；隐写算法

application of steganography and its security

wang yanyan, wu yafei

（college of computer,dezhou university,dezhou， shandong china， 253023）

abstract： the authors introduce in this paper steganography and anti-steganography and illustrates the principle of steganographic methods and their applications in the text, images, and audio. it is illustrated that

anti-steganography faces challenges from absolute safety of hidden writing system, inefficiency of detecting to complexity of steganographic algorithms. the authors point out that the anti-steganography can only prove the existence of the steganographic information, but not crack it. this paper briefly explains the trend of anti-steganography.

key words： steganography； anti-steganography； hidden writing system； hidden writing tests； steganographic algorithm

0 引言

隐写术是关于信息隐藏的加密技术。隐写术的主要功能是提供一种保密通信技术，它将秘密信息隐藏在可公开的普通载体中传送，实现隐蔽通信。利用信息隐藏技术，可将重要的秘密信息隐藏于公开信息的冗余部分，通过公开信息的传输来传递秘密信息，从而达到安全传递秘密信息的目的。

作为网络安全基础之一的隐写术在各个方面给密码学的研究带来很大帮助，但同时，隐写术也被不法分子所利用，进行危害国家安全、社会稳定和经济发展的活动。因此我们不但要加强隐写术的安全性，更要看到反隐写的重要性。

反隐写是对隐写术的攻击，目的是为了检测秘密消息的存在以致破坏隐蔽通信。它貌似解密技术，但两者本质上不一样。反隐写的过程是检测可疑数据，确定数据是否隐藏了信息，然后进行解密。然而解密隐写术隐藏的信息是很困难的，后面我们会介绍其原因。

1 隐写术的原理

隐写术通用的隐写过程[1]可表示为：

s=c+f（c,m,r,k）

式中，c代表载体信息，m为待嵌入的隐藏消息，r为随机数，k 为加密密钥，s为嵌入秘密消息后的隐藏消息。信息隐写的过程就

是通过载体源的选取、嵌入秘密消息来隐藏消息，因此信息隐写的安全性取决于第三方有没有能力将载体对象和伪装对象区分开来。如图1所示为隐写系统的一般模型。

[嵌入算法] [甲][随机数r][秘密信息m] [密钥k][秘密信道][提取算法] [载密信息s][公开信道][乙] [攻击者] [秘密消息m][丙][载道信息c]

图1 隐写系列的一般模型

在此模型中主要有嵌入算法和提取算法两部分。甲将随机数r、秘密信息m嵌入算法中，再通过公开信道传给乙。虽然攻击者存在于公开信道中，但除乙有密钥k之外，任何攻击者都无法轻易解密。乙通过提取算法，可提取出秘密信息m。

2 隐写术的应用

根据信息载体的不同，隐写术的应用可分为隐写术在文本中的应用、隐写术在图像中的应用、隐写术在音频中的应用等。

2.1 隐写术在文本中的应用

隐写术在文本中的应用就是将所传达的秘密信息嵌入一篇看似

普通的消息中，从而达到信息隐藏的效果。

随着网络技术的发展，越来越多的网络应用要求对通信内容加密，隐写术也逐渐应用到网络中的传输文本中来。目前基于文本的隐藏技术包括：映射、词（词组）替换、字（行）编码以及字符特征编码等[2]。其中，映射的思想是将待嵌入信息按一定的规则与语言空间的元素相对应。词（词组）替换是根据待嵌入信息及预先

确定的对应关系，将文档内容中的词（词组）用其他不影响意义表达的词（或词组，如同义词、近义词等）替换。行编码、字编码分别是通过行的垂直移动和字的水平移动来表达信息。字符特征编码利用的是字符特征信息，如对b，d，h，k等字符的垂直线的长度稍作修改，达到隐藏的目的[3]。最近业界又提出了基于标点的隐写技术，即在标点全角和半角之分的基础上，用“0”代表全角标点，“1”代表半角标点，将所传达的信息用其表示[4]。

2.2 隐写术在图像中的应用

隐写术在图像中应用就是利用图像这种载体源本身所具有的数据冗余，以及人类感官器官的生理、心理特性，将秘密消息以一定的编码或加密方式嵌入到公开的图像中，对载有秘密信息的图像进行传输，以达到隐蔽通信的目的。

随着数字图像的广泛使用，以载体为数字图像的情况不断增多。在internet上的每个网站上，都存在着数字图像，所以数字图像也成为最有效的隐藏信息的载体。基于图像中的信息隐藏算法也层出不穷，包括时空域算法、变换域算法和压缩域算法，现在又出现了频率域的算法。时空域算法是将秘密信息嵌入载体的时间或空间域中，其特点是易于实现和隐藏容量大，但其稳健性较差，适用于隐蔽通信。变换域算法是将秘密消息嵌入数字作品的某一变换域中。压缩域算法主要应用于jpeg图像的压缩隐写，其主要嵌入流程是：⑴对jpeg图像的压缩数据进行解码，得到量化后的dct系数。⑵按照某种隐写算法的嵌入规则对dct量化系数作些微小的修