信息隐藏技术初探

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【 摘 要 】 论文提出了一种信息隐藏技术，首先采用DES加密算法将文件进行加密，然后通过信息隐藏，将加密文件隐藏到BMP图片中，载密图片与原始图片完全一致，能够很好地实现对数据的保护。

【 关键词 】 信息隐藏；DES；载密

【 中图分类号 】 TN915.08 【 文献标识码 】 A

【 Abstract 】 This paper presents a kind of information hiding technology， first of all， through using DES encryption algorithm to encrypt files， and then through information hiding， encrypted file hidden in the BMP image， the encryption image is exactly the same with the original image， the protection of the data is implemented very well.

【 Keywords 】 information hiding； des； encryption image

1 引言

信息隐藏是上世纪90年代开始兴起的信息安全新技术，并成为信息安全技术研究的热点。传统通信领域为了保证传递的信息能够不被窃听或破坏，常采用密码来保护信息，即让窃听者无法看到或听懂，但是这种技术的缺点是告诉窃听者这就是秘密信息，特别是随着计算机技术的发展，密码的安全性受到很大挑战。而新的信息隐藏技术是将需要传递的秘密信息，隐藏在一个普通的非秘密消息当中，再进行传输，这样即使窃听者窃听了传输的信息，也只会将其当成普通的消息，而不会怀疑或者无法得知是否有秘密信息的存在。

BMP是目前最常见的一种图像格式，采用BMP图像作为隐藏消息的载体具有许多优点。首先，BMP图像格式是互联网上图像传输的事实标准，使用这一图像格式比起其它格式来更不会引起怀疑。其次，BMP压缩造成的和秘密消息嵌入带来的图像质量退化是肉眼很难分辨的。为了更好地保证信息的安全性，本文把文件密码加密和信息隐藏这两种技术结合起来：首先利用DES（Data Encryption Standard）把信息文件进行加密，然后把加密后的文件通过选定的BMP图像以特定算法进行隐藏。

2 信息隐藏算法

信息隐藏把前面的加密信息隐藏在无关紧要的载体BMP图片中，第三方并不知道秘密通信这个事实的存在，也就是将秘密信息本身的存在藏起来，即使得到了载密对象，也看不到存在的秘密信息。

隐藏算法通过对BMP图像中选定的DCT系数进行微小变换，以满足特定的关系来表示一个比特的信息。在提取隐藏的信息时，根据隐藏的逆过程抽取比特信息。其特点是隐藏的数据量较少，但是其抵抗几何变换等攻击的能力较强。

在BMP编码中，量化过程是多对一的映射，它是有损变换过程，如果在量化前嵌入秘密消息，会丢失一些信息，从而导致解码时不能正确的获得秘密信息。因此，BMP图像的隐写算法的基本原理必须在量化后进行。由前所述，人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此本工作将秘密消息与量化后的Y分量的DCT系数的LSB联系起来，从而达到嵌入和提取秘密信息的目的。

隐藏流程如图1所示，具体分为三步骤。

（1）对BMP图像的压缩数据进行解码，得到量化后的DCT系数。

（2）按照隐写算法的嵌入规则对Y分量的DCT系数进行修改，将要隐藏的秘密消息嵌入到其中。

① 首先对载体图像按照8×8的分块方式进行分块。如果载体图像的行数和列数的像素个数不为8的倍数时，则要进行边界扩充处理，使得行数和列数的像素个数都是8的倍数。设载体图像的行数为ImgHeight，列数为ImgWidth，Y在行和列方向上的采样率分别为SampRate_Y_H和SampRate_Y_V，则整幅图像被分为MCUNum = ImgWidth * ImgHeight / （64 * SampRate_Y_H * SampRate_Y_V）个小块。

② 读入待隐信息文件，把其转换为二进制的位流。设待隐信息文件的长度为FileLength。为了以后提取待隐信息，需要传递文件长度，用2个字节表示，可表示的最大数为65535。这样总的需要隐藏的信息长度 TotalFileLength = FileLength + 2，单位是字节。

③ 对一个MCU，按照对Y分量的DCT系数最低位进行修改。查找预定义的矩阵MIDBAND，该矩阵由数值0，1组成，对其中数值为1的位置修改对应DCT的频率系数：如果当前待隐信息的二进制值为0，则把相应位置的频率系数值的最低为修改为0；如果当前待隐信息的二进制值为1，则把相应位置的频率系数值的最低为修改为1。

④ 对待隐信息文件的二进制流按照③的隐藏方案进行信息隐藏。如果待隐信息文件长度大于载体图片的最大隐藏量，则把待隐信息文件按照最大隐藏量进行分段，然后分批按照隐藏流程处理。

（3）对修改后的DCT系数进行编码，重新生成压缩数据，即载密BMP图像。对于上面分批隐藏的，生成系列载密图像如图2所示。

秘密消息的提取过程是嵌入过程的逆过程，提取算法要和隐写算法相对应。

3 结束语

在网络飞速发展的今天，信息隐藏技术的研究具有现实意义。本文将DES加密技术与信息隐藏技术相融合，将加密后的信息隐藏到最常见的BMP图片中，使整个信息隐藏过程达到比较高的安全级别。信息隐藏技术在商业中的广泛应用，是一个跨多领域、多学科（数字信号处理、图像处理、模式识别、数字通信、多媒体技术、密码学、语音处理等）的技术体系，由于它与具体的应用密切相关，这也决定了信息隐藏技术研究成果的多样性以及信息隐藏技术研究的不完善性，仍有许多技术问题需要解决。但可以相信，随着科学技术越来越发达，信息隐藏将有更加广阔的发展空间。

参考文献

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作者简介：

杨溯（1983-），女，内蒙古包头人，硕士，工程师；主要研究方向和关注领域：信息安全技术。