信息隐藏技术及其实现方法
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摘要：信息技术和计算机技术高度发达的今天，数字化信息与古老的隐写术相结合，使得数字化信息隐藏技术成为一门全新的技术，为探索非密码的通信安全提供了新途径。
中图分类号：TP309 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01
Information Hiding Technology and Implementation Methods
Wang Hao,Yang Bo,Zhang Jian
(Shandong Provincial Military Area Command,Jinan250099,China)
Abstract:Today,the information technology and the computer technology is highly developed,the combination of digital information and the ancient steganography make the digital hiding technology become a new technology,which provides a new way to explore the non-cryptographic security communication.
Keywords:Information hiding technology;Implementation
信息隐藏的思想起源于隐写术，它是一种将秘密信息隐藏于另一个非机密文件内容之中，在传输、存储过程中不被察觉和发现，接收者获得隐藏对象后，按照约定规则还原秘密信息的技术。其道理如同生物学上的保护色，巧妙地将自己伪装隐藏于自然环境中，免于被天敌发现而遭受攻击。
信息隐藏技术可以追溯到远古时代，方法从音符、咒语到五花八门的隐写术，但隐写术发展一直比较缓慢，没有成为一门独立的学科，人们对于信息保密更多的是采用密码技术。直到信息技术和计算机技术高度发达的今天，数字化信息与隐写术相结合，为古老的隐写术注入了新的活力，使得数字化信息隐藏技术成为一门全新的技术，为探索非密码的通信安全提供了新途径。
一、信息隐藏的基本方式
（一）传输隐藏。在视频通信系统中隐藏信息，利用视频通信压缩编码中可利用的资源，在确保不使视频信号质量严重下降的前提下，嵌入压缩的话音编码，形成秘密通信信道。同时数据通信中的IP包和TCP包，均有未使用的保留空间，可用来传输隐藏信息。另外，IP包的时间戳也可传送1个比特的数据。
（二）载体隐藏。在文本文件、图像文件及可执行文件中插入秘密信息，可实现信息隐藏。利用话音信号的自然冗余性，将秘密信息直接编码到文件内容中去，或将其编码到文本格式中，形成以文本为载体的信息隐藏。将秘密信息插入图像文件中对人的视觉系统不敏感的比特位，在不影响图像质量的前提下实现信息隐藏。利用可执行文件中的冗余信息，加载秘密信息。
（三）存储隐藏。利用计算机系统中保留或未使用的空间保存秘密信息，为隐藏信息提供另外一种方式，通过创建隐藏分区、使用操作系统分配给文件但未使用的空间来隐藏信息。同一个计算机系统中不同安全级别的两台主机，根据预先约定的规则，通过存储特定数据也可传递信息。级别高的主机在特定区域存储不同大小、不同名称的文件，级别低的主机虽不能访问数据，但可从文件列表获取所要的信息。
二、信息隐藏的实现方法
（一）基于替换的信息隐藏方法。基于替换的信息隐藏，就是用秘密信息比特替换掉伪装载体中不重要的比特，实现对秘密信息的隐藏。如果这种嵌入的信息在传输过程中不被察觉，接收者就可从秘密信息嵌入的位置提取出秘密信息。常用的替换方法：一是最低比特位替换。就是利用图像位平面最低几位比特对人的视觉系统不敏感的特性，将这些比特替换成秘密信息的相应比特。利用此种方法可在伪装载体中隐藏大量秘密信息而不被察觉。二是伪随机置换。就是把秘密信息比特近似随机地分散在整个载体中。用伪随机数发生器产生索引序列，并在以此为索引的载体元素中插入秘密信息。利用此种方法插入比特的顺序无规律可找，因而增加了被攻击的复杂度。三是载体区域和奇偶校验位替换。将载体伪随机地分成若干个不相接的载体区域，在每个区域的奇偶校验位上嵌入一个信息比特，若奇偶校验位与信息比特不匹配，则区域中所有值最低一个比特位反转，使二者相等，在译码过程中计算出所有区域的奇偶校验位，排列起来重构信息。四是量化和抖动替换。利用数字图像的抖动和量化处理过程插入秘密信息。运用预测编码的量化误差，通过调整差分信号Δi来传送秘密信息。五是OSI网络协议帧结构替换。就是将秘密信息插入TCP/IP包中未使用的空间，形成一个秘密的通信信道。
（二）基于变换的信息隐藏方法。基于变换的信息隐藏，即使用离散余弦变换或小波变换在图像中嵌入信息，以获得更为健壮的隐藏信息。小波变换法是将所要传送的图像初始化（每个像素后R位置1），后经小波变换，分解成不同尺度空间、不同分辨率的一系列子图像，再对这些子图像进行适当量化、编码和加密隐藏处理，完成秘密信息的隐藏。回声隐藏法是一种有代表性的变换技术，即在离散信号f（t）中引入回声f（t－Δt），生成伪装信号c（t）＝f（t）＋af（t－Δt）来隐藏信息。利用回声信号延时Δt进行编码，发送Δt表示信号编码“0”，发送Δt’表示信号编码“1”。发送端将信号分成间隔大小不一的多个信号段，每一个信号段插入一个秘密比特，接收方通过同步措施重构信号段，并从伪装信号中提取秘密信息。
（三）基于扩频的信息隐藏方法。借鉴扩频通信技术原理，将信号调制到远远大于所需的带宽内传输，让信号淹没于信道噪声和热噪声之中，接收端采用相关检测法恢复出有用信号，滤除干扰信号，实现信息隐藏。由于这种方法占用频带很宽，所传输信号的信噪比（可以工作于负信噪比条件下）和功率谱密度都很小，因而很难被检测和干扰，具有很强的隐蔽性和较低的截获概率。
除此之外，基于统计知识的信息隐藏、基于变形技术的信息隐藏、基于神经网络的信息隐藏等许多信息隐藏方法尚在研究中。