单位文秘网 2021-10-13 08:12:11 点击: 次
摘要:针对现代网络环境通信的隐秘性和信息容量问题,提出了一种基于数字加网的信息隐藏算法,通过该算法将秘密信息嵌入文本载体中实现隐秘通信。该算法首先将隐秘信息隐藏在由网点组成的背景底纹图案中,接着与随机生成的半色调调频网点图像相融合,最后将嵌入水印后的背景底纹图案作为常规元素叠加到文本文档的版面中。分析与实验结果表明,该方法可以隐藏的隐秘信息容量大,在A4幅面的文档页面中嵌入72000个汉字的信息量,而且视觉效果美观自然,隐蔽性好,安全性高,文件体积小,可以广泛应用于现代网络安全通信领域。
关键词:信息隐藏;数字水印;隐写术;数字加网;隐秘通信
0引言
隐秘通信在情报学和军事等领域具有重要用途,系统必须保证通信双方能够正常通信且通信内容不会被敌方所窃取[1-3]。通常情况下,通信双方会采用加密技术将通信的内容进行加密,希望只有持有加密密钥的人才能解析出通信的内容,即保证通信内容是保密的。虽然使用加密算法能够较好地保证通信内容不被泄漏,但是密文传输方式比较容易引起注意,从而使得隐秘通信面临被监控和破坏的危险。因此,现代通信安全不仅要求内容保密而且希望能隐蔽进行[4]。作为信息隐藏重要分支的隐写术[5-9],通过将秘密消息嵌入多媒体数据中,使非通信接收者觉察不到有通信过程的发生,从而实现隐秘通信。但是考虑到网络传输效率问题,用户通常会在保证隐秘信息容量的前提下,采用文件体积较小的矢量文本文件作为隐秘通信载体,比如常见的PDF(Portable Document Format)文件。通常的隐写术主要用于数字图像载体中的隐秘通信,对于电子格式的PDF文件不太适用。当然可以将每页PDF文件的内容数据转换为数字图像数据再采用隐写术进行隐秘通信,由于文件中的文字数据大多转换为黑白数字图像数据,因此秘密信息的容量较少,并且嵌入信息后的图像数据更容易受到隐写分析工具的攻击[10-11]。
另外有学者提出了利用数字水印技术在电子格式的PDF文件中嵌入隐秘信息,主要有两种方法:1)通过修改PDF文件中的文字排版格式和属性信息嵌入水印信息[12-13],比如利用字符行距/间距、字符大小缩放、字符颜色、不易见字符和全/半角标点等属性信息,但是此类方法的水印信息容量十分有限;2)利用PDF格式结构本身的冗余空间嵌入一些版面不可见的额外信息用于隐秘通信[14-15]。由于PDF文件结构标准是公开的,如果网络信道监听方截获到PDF文件数据流后,可以很方便地进行文件数据流解析,从而发现数据存储的异常现象,进而进行数据破解或者阻止正常的通信过程。因此也有学者研究了基于额外底纹载体的信息隐藏技术。顾泽仓等[16]提出了利用几何学或物理学形态不同的网点来实现信息嵌入的网屏编码技术,该技术将网点组合起来称为网屏,将网屏作为印刷底纹载体可实现大信息量的嵌入。但是该方法对于灰度值较小区域的信息隐藏效果比较差。文献[17]提出了一种基于网点调制底纹的印刷文档图像中的信息隐藏方法。其中底纹由大量网点构成,并通过编码点的相对位置偏移实现水印信息的嵌入。该方法可以在保证大信息量的前提下,对于打印扫描攻击有较强的鲁棒性,但是网点之间存在较大的空隙,使得人眼视觉效果看起来不太自然;另外该算法的信息量有进一步提升的空间。
4结语
为提高保密通信的安全性和隐蔽性,避免对方察觉进而破译和破坏信道,本文提出了一种基于特殊数字加网半色调图像中的信息隐藏算法,并将该算法应用于秘密通信传输保密信息。该方法的信息容量较大,可以在不过多增加原有载体文件体积大小的前提下嵌入尽可能多的隐秘信息,提高网络传输效率;信息嵌入的视觉效果美观自然,符合常规文件载体对象的特性,隐秘性较好,不容易被网络监听方截获发现,能非常容易地建立隐蔽通道,且隐蔽通道中隐藏的秘密信息很容易通过传统的防火墙以及入侵检测系统,从而为使用者提供了良好的隐私保护服务;本文中的方法是通过额外的背景底纹图案作为信息载体,不完全依赖于文本载体本身内容,所以适用性较强,不仅可以兼容多种格式化的电子文件,比如常见的Word 文档、PDF文档、PostScript文档、HTML文档等网络信息传输的主要载体,也适用于数字图像载体文件;另外本文的信息隐藏算法还可以抵抗打印扫描攻击,因此不仅可应用于纸介质文档的隐秘通信领域,还能够被广泛用于纸质文件的溯源追踪、防复印以及证件防伪等领域[17]。
但是就其技术本身而言,还需要从以下几个方面进行深入研究:1)如何进一步提高信息容量,即用最少的网点代表更多的信息,尤其在基于混合加网的图像半色调处理过程中,结合文献[11]的方法在中间色调的调幅网点中隐藏水印信息;2)考虑如何将网点底纹图像自然地融合到多层次的半色调背景图案中,达到更加理想的视觉隐藏效果。
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