期末復(fù)習(xí)提綱(詳)

信息隱藏：隱寫技術(shù)隱寫分析數(shù)字水印原理數(shù)字水印攻擊數(shù)字圖像取證數(shù)字水印技術(shù)：通過對媒體進(jìn)行難以被感知的改動，從而嵌入與媒體有關(guān)的信息的技術(shù)。隱寫術(shù)：隱寫是通過對媒體進(jìn)行難以被感知的改動，從而嵌入秘密信息的技術(shù)。攻擊類型：主動攻擊：在不顯著影響使用價值前提下，盡量抹除信息。被動攻擊：判定并提取待檢測載體中信息。隱寫術(shù)－偽裝式保密通信數(shù)字水?。瓟?shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)隱蔽信道－計算機(jī)系統(tǒng)中的一些通道信息分存－可視密碼數(shù)字圖像取證—真實性鑒別隱寫術(shù)：利用人類感知系統(tǒng)以及計算機(jī)處理系統(tǒng)的冗余隱藏信息。載體可以是任何一種多媒體數(shù)據(jù)，如音頻、視頻、圖像、甚至文本、數(shù)據(jù)等。被隱藏的信息也可以是任何形式。數(shù)字水印系統(tǒng)三要素：數(shù)字水印水印嵌入算法水印檢測算法水印構(gòu)成方式：有意義水?。?圖像文字無意義水?。?偽隨機(jī)序列隨機(jī)噪聲水印算法評價指標(biāo)：安全性水印系統(tǒng)抵抗惡意攻擊的能力。穩(wěn)健性（健壯性、魯棒性）水印系統(tǒng)抵御常規(guī)處理的能力。透明性（保真性、不可感知性）算法對載體感官質(zhì)量的影響程度，即載體在被算法處理前后的相似程度。容量在載體中能夠嵌入的最大有效載荷比特數(shù)。計算量嵌入算法與提取算法的計算成本。水印容量、可感知性、健壯性三者之間的平衡數(shù)字水印應(yīng)用：廣播監(jiān)控版權(quán)保護(hù)盜版追蹤內(nèi)容認(rèn)證拷貝控制設(shè)備控制標(biāo)注（類似于二維碼）隱蔽信道：隱蔽信道是相對于公開信道而言的，和公開信道一起使用，公開信道上傳輸?shù)男畔?，是隱蔽信道的載體?？梢暶艽a：其思想是把要隱藏的密鑰信息通過算法隱藏到兩個或多個子密鑰圖片中。把所有的圖片疊加在一起，則能恢復(fù)出原有的信息。恢復(fù)秘密圖像時不需要任何復(fù)雜的計算，直接以人的視覺系統(tǒng)就可以將秘密圖像辨識出來?？偨Y(jié)：信息隱藏技術(shù)的最重要的兩個分支是數(shù)字水印、隱寫術(shù)。數(shù)字水印主要用于版權(quán)保護(hù)。隱寫術(shù)主要用于保密通信。數(shù)字水印嵌入載體中的信息與載體有關(guān)。隱寫術(shù)則嵌入與載體無關(guān)的秘密信息。基于隱寫術(shù)的保密通信掩蓋的是通信存在的事實。水印相機(jī)在照片中添加文字信息，這些信息是可見的，并且與圖像融為一體，是一種可見水印。水印相機(jī)是“標(biāo)注”功能的特例，其添加的標(biāo)注信息不是為了方便檢索，而是為了豐富照片內(nèi)容。二維碼技術(shù)將信息編碼為二維、二值圖像，信息可以是URL、文本、標(biāo)識等。應(yīng)用決定了二維碼的用途，例如，可用于網(wǎng)頁導(dǎo)航，支付等。二維碼是一個獨立、可分割的圖形區(qū)域，因此，二維碼并不是一種水印技術(shù)。word文檔水印可見，與文字區(qū)域融合，是一種可見水印。word文檔水印通常包含版權(quán)聲明，用于版權(quán)保護(hù)。采樣速率：“觀察”信號的頻度，單位為Hz。碼速率：我們需要對采樣所得信息進(jìn)行編碼，產(chǎn)生的碼流單位為b/s(bitpersecond)響度：人耳對聲音強(qiáng)度的主觀感受。1方等于1000Hz的1dB純音的聲強(qiáng)級。聽閾：0方痛閾：120方人的感知系統(tǒng)對不同頻率單音的分辨能力不同。人耳對3000Hz到4000Hz的單音最敏感。人類能感知聲音的頻率范圍16Hz-16kHz掩蔽效應(yīng)：人耳難以感知位于強(qiáng)信號附近的弱信號。強(qiáng)信號稱之為掩蔽音，弱信號稱之為被掩蔽音掩蔽音和被掩蔽音同時出現(xiàn)所產(chǎn)生的掩蔽效應(yīng)，稱為同時掩蔽或頻域掩蔽，否則稱之為異時掩蔽或時域掩蔽。同時（頻域）掩蔽：低音容易掩蔽高音，而高音掩蔽低音較難。異時（時域）掩蔽：超前掩蔽(premasking)滯后掩蔽(postmasking)強(qiáng)信號附近的聽閾發(fā)生了變化——聽閾提高（更難聽到聲音）主觀評價方法：平均意見分（MOS：MeanOpinionScore）用5級評分標(biāo)準(zhǔn)來評價語音的質(zhì)量。優(yōu)點：真實：反映了人對語音質(zhì)量的真實感覺。缺點：需要組織大量的試聽人員，欠缺靈活性。評分結(jié)果重復(fù)性和穩(wěn)定性較低。評分結(jié)果受試聽者的主觀影響較大客觀評價方法：比較波形的差別：基于SNR的評價方法：信噪比、分段信噪比、變頻分段信噪比通過在客觀評價和主觀評價之間建立的函數(shù)關(guān)系，可以用客觀評價值求出對主觀評價值的預(yù)測值。該預(yù)測值和實測的主觀評價值之間的相關(guān)度就作為該客觀評價方法與主觀評價方法之間的相關(guān)度。優(yōu)點：簡單，可重復(fù)性強(qiáng)，與試聽者主觀感覺無關(guān)。缺點：無法達(dá)到與主觀評價完全一致的效果常用變換域操作DFT：離散傅里葉變換能量集中于中心區(qū)域DCT：離散余弦變換能量集中于左上角DWT：離散小波變換DWT可迭代地對信號進(jìn)行多層次分解，其中近似系數(shù)反映信號的平緩變換情況，可視為信號低頻成份，細(xì)節(jié)系數(shù)反映信號劇烈變換情況，可視為信號高頻成份。常見圖像類型:1）灰度圖2）24位彩色圖3）調(diào)色板圖4）黑白二值圖像人眼視覺特點：視覺范圍：亮度不同視覺范圍不同平均亮度影響我們對亮度的感受視覺適應(yīng)性：亮暗適應(yīng)[人由亮處走到暗處時的視覺適應(yīng)過程，稱為暗適應(yīng)。人由暗處走到亮處時的視覺適應(yīng)過程，稱為亮適應(yīng)]視覺惰性主觀方法：MOS（MeanOpinionScore）觀察者根據(jù)一些事先規(guī)定的評價尺度，或自己的經(jīng)驗，判斷測試圖像的視覺效果質(zhì)量，所有觀察者給出的分?jǐn)?shù)的加權(quán)平均。五級評分。主觀評價的優(yōu)點：比較準(zhǔn)確。主觀評價的缺點：受觀察者的知識背景、情緒，和疲勞程度等因素的影響?？芍貜?fù)性較差?？陀^方法：均方誤差（MSE）：峰值信噪比（PSNR）：變換域系數(shù)的大小反映了信號不同頻率分量能量的高低，變換域系數(shù)的位置與頻率高低關(guān)聯(lián)。通常修改高頻系數(shù)所引起的失真不容易被察覺。隱寫系統(tǒng)：從隨機(jī)信息源選擇無關(guān)緊要消息c，稱之為載體對象需要傳遞的秘密信息m隱藏到載體對象c中，c成為隱寫對象c’秘密消息的嵌入過程需要密鑰，稱為隱寫密鑰LSB:秘密信息替換最低有效比特位隱寫系統(tǒng)分類：載體：圖像，文本，視屏技術(shù)：空域變換域提取是否需要原始載體：盲或非盲提取隱藏協(xié)議：無密鑰，私鑰，公鑰隱寫隱寫算法的評估指標(biāo)：容量（容量也可表示為bpsbitpersample比特每樣點）載體數(shù)據(jù)利用率嵌入效率不可感知性透明性保真性透明性：算法對載體對象感官質(zhì)量的影響程度算法引入失真應(yīng)不可感知PSNR衡量穩(wěn)健性魯棒性健壯性健壯性：抵抗常規(guī)信號處理操作一般只能針對某一類特殊映射具有健壯性安全性統(tǒng)計不可檢測性安全性：載體統(tǒng)計特征不變不可檢測性：感官質(zhì)量變化不可檢測即透明性LSB：像素值為2n與2n+1的像素對成對出現(xiàn)絕對安全性：條件熵D(P1||P2)=0兩概率分布之間沒有不確定性隱寫系統(tǒng)嵌入秘密信息到載體中去不改變C的概率分布，則該系統(tǒng)是絕對安全的。存在絕對安全的隱寫系統(tǒng)納偽錯誤：誤判虛警（無判有）棄真錯誤：漏判漏檢（有判無）隱寫算法三大指標(biāo)：不可感知性魯棒性容量攻擊隱寫系統(tǒng)：被動攻擊：檢視和破譯秘密信息主動攻擊：破壞隱藏的秘密信息篡改秘密信息非惡意的修改：壓縮編碼信號處理格式轉(zhuǎn)換音頻信息隱藏技術(shù)：一維信號人耳聽覺系統(tǒng)（HAS）比人眼視覺系統(tǒng)（HVS）靈敏技術(shù)要求：透明性魯棒性（強(qiáng)魯棒抗數(shù)模轉(zhuǎn)化）同步要求盲檢測LSB：Parameter：樣點及比特位置選擇性能：透明度高容量大魯棒性差回聲隱藏算法：參見筆記語音信號采樣率：8000Hz，即每(1/8000)秒采樣一次，回聲信號比原聲信號延遲N個采樣點，即延遲N*(1/8)ms。語音信號具有自相關(guān)性，當(dāng)回聲延遲很大時，可以通過自相關(guān)系數(shù)檢測延遲。但透明性和容量性能不佳。如何提取水印：使用倒譜自相關(guān)系數(shù)檢測（通常計算語音信號的實倒譜）該系數(shù)在回聲延遲位置具有峰值回聲隱藏算法可以抵抗低通濾波，A-D/D-A轉(zhuǎn)換，高斯噪聲以及壓縮編碼攻擊。適用于電話信道的保密通信?？梢钥紤]前后向回聲隱藏人類聽覺對相位信息不敏感，可以在相位中隱藏信息。對聲音信號分段，分別進(jìn)行DFT變換，得到每一段的幅頻特性和相頻特性。對第一個信號片段的相位進(jìn)行修改，根據(jù)嵌入0或1決定相位，并在保持后面的相位差不變的情況下修改絕對相位。提?。赫业叫盘柗侄危嬎鉊FT，檢測初始相位，恢復(fù)秘密信息要求信號同步算法評估：樣點絕對相位變化但相對相位得到保持，獲得較好的隱藏效果。改變某些頻率分量的相位，盡量使得相位平滑，可以改善隱藏效果。算法容量為8到32bitpersecond圖像信息隱藏技術(shù)分類：圖像隱寫算法：隱蔽性圖像魯棒性水?。旱挚垢鞣N信號處理，攻擊圖像脆弱性水?。和暾则炞C篡改定位文件格式隱藏：圖像文件都具有一定的存儲格式1秘密信息嵌入文件注釋塊2秘密信息嵌入文件末尾秘密信息必須保存到位圖文件兩個有效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間隱藏在文件尾部需要修改文件頭中文件長度域隱藏在文件頭與圖像數(shù)據(jù)之間，需要修改文件長度，數(shù)據(jù)起始偏移地址按二進(jìn)制流將載體和水印文件合為一體預(yù)覽圖片時，位于合成圖片起始位置的載體圖像的顯示信息生效，因此，合成圖片看起來與載體圖片完全相同，但實際合成圖像包含了水印信息。HTML文件是文本文件，在瀏覽器端僅能顯示ASCII碼中的可見字符。利用這一特點，可以在HTML的標(biāo)記之間插入隱藏的數(shù)據(jù)。比如，如果要隱藏的二進(jìn)制比特值為1，在選定的HTML標(biāo)記后插入ASCII碼值為9的字符；如果要隱藏的二進(jìn)制比特值為0，則在選定的HTML標(biāo)記后插入ASCII碼值為32的字符。容量分析：嵌入信息于文件格式中，嵌入量與像素個數(shù)沒有直接關(guān)系。因此，文件中可以隱藏“任意多”的數(shù)據(jù)。透明性分析：嵌入過程不修改像素，不會對載體本身的外觀造成任何損壞。穩(wěn)健性分析：文件的拷貝不會對隱藏的信息造成破壞。文件存取工具在保存文檔時可能會造成隱藏數(shù)據(jù)的丟失。安全性分析：自然圖像文件所需存儲空間可根據(jù)圖像分辨率和文件類型估算，嵌入較多信息使隱寫圖像大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常值，隱藏的信息較容易被發(fā)現(xiàn)。為了確保隱藏內(nèi)容的機(jī)密性，需要首先進(jìn)行加密處理，然后再隱藏。時域替換技術(shù)：任何多媒體信息，在數(shù)字化時，都會產(chǎn)生物理隨機(jī)噪聲，而人的感官系統(tǒng)對這些隨機(jī)噪聲是不敏感的。替換技術(shù)就是利用這個原理，試圖用秘密信息比特替換掉隨機(jī)噪聲，以達(dá)到隱藏秘密信息的目的。BPCS：位平面復(fù)雜度分割將載體數(shù)據(jù)的多個位平面分成小塊：人的視覺對變化劇烈、復(fù)雜度較高的位平面小塊不敏感秘密信息可以加載在多個位平面復(fù)雜度定義：所有相鄰像素對中取值不同的像素對數(shù)目。8*8復(fù)雜度：0-112復(fù)雜度為C的圖像塊，與棋盤狀圖像塊做異或運算后，生成的新圖像塊，復(fù)雜度為：Cmax-C圖像塊與棋盤狀圖像塊的異或操作，稱之為共軛處理。BPCS算法約定：只從復(fù)雜度大于??C??????的位平面小塊中提取信息；嵌入時，若秘密信息小塊復(fù)雜度小于??C??????，則作共軛；由以上兩點可知：C?????????C??????>??C??????所以：??C??????<0.5C??????，即??<0.5BPCS算法信息嵌入步驟：將載體圖像所有位平面分為小塊，如8×8；計算每個小塊的復(fù)雜度；選擇復(fù)雜度大于aCmax的位平面小塊用于負(fù)載秘密信息；將秘密信息組成位平面小塊，如果復(fù)雜度大于aCmax，則直接替換原位平面小塊；如果其復(fù)雜度小于等于aCmax，則先作共軛處理，再替換；記錄下哪些小塊經(jīng)過共軛處理。BPCS案例：設(shè)分塊大小為2*2,每像素值用3比特表示，alpha=0.4。1、Cmax為多少？2、若已知小塊像素（行優(yōu)先排列）為（7,5,4,6），其各個比特平面的復(fù)雜度為？3、有哪些比特平面適于隱藏信息？調(diào)色板的圖像調(diào)色板數(shù)據(jù)：定義了N種顏色索引對（i,ci）圖像數(shù)據(jù)：代表每一個像素的調(diào)色板索引顏色向量代表R、G、B三個分量的值，如果是灰度圖像，則三個分量取值相同基于調(diào)色板圖像內(nèi)容的隱藏：（見習(xí)題）優(yōu)點：不改變圖像的顯示效果。缺點：嵌入量與圖像顏色數(shù)有關(guān)，不隨圖像尺寸變化。圖像處理軟件會根據(jù)亮度、出現(xiàn)頻率重排調(diào)色板，會刪除秘密信息。二值圖像信息隱藏：利用圖像區(qū)域中黑色像素的個數(shù)隱藏秘密信息1基于黑白像素比例的隱藏：修改應(yīng)遵循不引起感觀察覺的原則修改應(yīng)在黑白區(qū)域的邊緣進(jìn)行應(yīng)考慮有一定的冗余度，確定有效區(qū)域2基于游程編碼的隱藏：連續(xù)的黑色或白色像素稱為一個游程用游程的起始位置和游程長度編碼嵌入：修改二值圖像的游程長度隱藏0：修改該游程長度為偶數(shù)隱藏1：修改游程長度為奇數(shù)若秘密信息的取值與游程長度的奇偶性相匹配，則不改變游程長度提?。焊鶕?jù)游程長度的奇偶性提取出秘密信息3基于黑色像素個數(shù)奇偶性基于變換域的圖像隱寫算法需要原始圖像進(jìn)行信息提?。鹤儞Q域隱藏的總體思想，就是將秘密信息隱藏在載體的最重要部位。DCT變換、小波變換、傅氏變換等，都是能量守恒變換，在變換域中將能量集中，隱藏時將秘密信息與載體的視覺重要部分緊密聯(lián)系在一起。QIM（量化索引調(diào)制）與STDM（擴(kuò)展變換抖動調(diào)制）：STDM使得量化失真不再集中在單一的載體數(shù)據(jù)之上，而是擴(kuò)展若干載體數(shù)據(jù)，從而有利于限制峰值失真。魯棒水印和安全水印的關(guān)系：安全水印必須是魯棒的，然而，僅具有魯棒性的水印遠(yuǎn)未達(dá)到安全性的要求。增強(qiáng)魯棒性通常會犧牲其他性能，例如計算開銷增大，容量降低，透明性下降，甚至犧牲對于其他操作的穩(wěn)健性。因此，通常不會在一個算法中抵抗所有處理。魯棒水印通用設(shè)計策略：1冗余嵌入2擴(kuò)頻水印3在重要感知“區(qū)域”嵌入水印4檢測時，“補(bǔ)償”失真5嵌入時，預(yù)補(bǔ)償“失真”應(yīng)對幾何失真：1窮舉法2同步法：通過模板點和檢測到的極值點的匹配，確定水印圖像經(jīng)歷的幾何變換3自相關(guān)：4隱式同步： 方法一：以圖像特征為參考，嵌入和提取水印。方法二：直接嵌入水印到特征中。5幾何不變量法（在對幾何變換不敏感的變換域嵌入水印）抗打印掃描水?。ㄔ诳臻g域難以建立對打印掃描魯棒的數(shù)字水印算法） 像素失真 幾何失真從圖像在打印掃描前后的變化趨勢來看,打印掃描對圖像DCT系數(shù)影響較小HVS對于亮度變化大的區(qū)域的敏感度要大于亮度變化小的區(qū)域高信息量區(qū)域：亮度變化大的區(qū)域低信息量區(qū)域：亮度變化小的區(qū)域在高信息量區(qū)域中，HVS對亮度突然變化的區(qū)域最敏感關(guān)鍵區(qū)域：亮度突然變化的區(qū)域，一般是圖像中包含信息量最大，對人們的理解最為重要的部分。隨機(jī)紋理區(qū)域：具有規(guī)則變化的區(qū)域（如窗簾、頭發(fā)等），人眼會產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，以至于很容易在人的意識中遺忘，這些區(qū)域包含的內(nèi)容意義并不大，對圖像理解不起決定性作用。將圖像塊劃分為三類：1低信息量區(qū)域2隨機(jī)紋理區(qū)域3關(guān)鍵區(qū)域HVS對前兩類圖像塊不敏感，所以疊加的水印分量的強(qiáng)度可較強(qiáng)；HVS對關(guān)鍵區(qū)域?qū)ψ蠲舾?，因此疊加的水印強(qiáng)度應(yīng)較弱?？勾蛴呙杷惴ǎ夯谙禂?shù)比較的方法由于圖像在打印掃描前后的DCT系數(shù)的相對關(guān)系應(yīng)該是基本一致的,因而可以通過改變DCT中頻系數(shù)的相對關(guān)系來嵌入數(shù)字水印。從它們之間的關(guān)系，可以判斷隱藏的是信息“1”、“0”還是“無效”塊，這樣就可以恢復(fù)秘密信息?；谙禂?shù)分類的方法通過改變F(u,v)中數(shù)據(jù)的正負(fù)號的數(shù)量來表達(dá)水印信息：調(diào)整F(u,v)中絕對值較小的數(shù)的正負(fù)號k=u+v=15k越小，魯棒性越好。但k越小，DCT系數(shù)就越接近低頻，對圖像的質(zhì)量影響就越大。為了擴(kuò)大水印的容量，可在中低頻嵌入水印，為保證圖像的質(zhì)量，可針對不同的k選取不同的嵌入強(qiáng)度d。算法設(shè)計：強(qiáng)穩(wěn)健水印算法往往犧牲計算復(fù)雜度、透明性、容量等性能指標(biāo)，來獲取穩(wěn)健性。強(qiáng)穩(wěn)健水印算法通常針對使用場景設(shè)計，不要求一個算法能夠抵抗所有攻擊。典型攻擊：壓縮編碼、幾何攻擊、數(shù)模/模數(shù)變換等。強(qiáng)穩(wěn)健算法典型策略：冗余嵌入、擴(kuò)頻、重要感知區(qū)域嵌入等。內(nèi)容認(rèn)證：基于密碼學(xué)的完整性認(rèn)證方案：使用哈希函數(shù)生成內(nèi)容的摘要。使用發(fā)送方私鑰對摘要簽名。發(fā)送內(nèi)容及其簽名到接收方。接收方驗證簽名，判定內(nèi)容完整性。水印做內(nèi)容認(rèn)證優(yōu)勢：1不需要額外的數(shù)據(jù)存儲認(rèn)證信息。2傳輸過程中，水印經(jīng)受與載體相同的處理。內(nèi)容認(rèn)證：完全內(nèi)容認(rèn)證完全內(nèi)容認(rèn)證系統(tǒng)用于驗證作品是否一點沒變主要方法脆弱水?。核”辉O(shè)計為，即使作品僅被微小改變，水印也會消失。嵌入簽名：用密碼技術(shù)產(chǎn)生的簽名作為水印嵌入到載體中基于脆弱水印的認(rèn)證方法：使用LSB將水印嵌入作品。傳輸過程中，若有噪聲、濾波、壓縮編碼等等環(huán)節(jié)，水印將消失。這樣的作品不能通過接受方的認(rèn)證。特點：水印與載體無關(guān)?；诖嗳跛〉恼J(rèn)證方法的安全問題:可以搜集多幅水印圖像，拼湊出篡改圖像，同時能通過認(rèn)證?？梢孕薷姆撬^(qū)域同時通過認(rèn)證。嵌入簽名的方法：P.W.Wong水印系統(tǒng)（存在一些需要注意點參見筆記）基于公鑰的圖像認(rèn)證和完整性數(shù)字水印系統(tǒng)。利用Hash函數(shù)的單向性和“雪崩效應(yīng)”定位篡改。借助公鑰系統(tǒng)的便利性，公鑰的用戶完成對圖像的完整性檢測和身份認(rèn)證。直接比較公鑰解密的結(jié)果Q:接收端如何完成圖像認(rèn)證？與基于LSB的脆弱水印方案的核心區(qū)別是什么？利用Hash函數(shù)的單向性和“雪崩效應(yīng)”定位篡改。借助公鑰系統(tǒng)的便利性，公鑰的用戶完成對圖像的完整性檢測和身份認(rèn)證。替換非水印區(qū)域比特是否能通過認(rèn)證？不能，因為嵌入了載體自身高7bit。不使用水印圖像能否完成認(rèn)證？水印圖像的用途是？不能，防止攜帶水印小塊被對調(diào)或者其他類似攻擊。為什么要選用非對稱密鑰系統(tǒng)？完成對圖像的完整性檢測和身份認(rèn)證一種水印來自于載體自身（高7比特平面哈希），另一種為標(biāo)準(zhǔn)水印。這兩者異或后形成最終要嵌入的水印，缺一不可。如果沒有載體自身水印，當(dāng)載體高7比特平面等非水印嵌入?yún)^(qū)被攻擊時，會產(chǎn)生攻擊被漏檢的情況，如果沒有標(biāo)準(zhǔn)水印，當(dāng)攜帶水印的載體的小塊被對調(diào)時（還有其他類似的攻擊方式），也會產(chǎn)生攻擊被漏檢的情況。預(yù)定義引入合法失真的處理集，和引入非法失真的處理集，當(dāng)作品經(jīng)受前者而沒有后者處理時，能夠通過系統(tǒng)認(rèn)證。選擇內(nèi)容認(rèn)證系統(tǒng)三類基本方法：半脆弱水?。涸庥龊戏ㄌ幚頃r，水印能夠生存，遭遇非法處理時，水印消失。半脆弱簽名：以不受合法處理影響，但遭受非法處理時會發(fā)生改變的載體的特征為水印嵌入，水印算法可選穩(wěn)健算法或半脆弱算法。Telltale水?。河糜谘芯枯d體經(jīng)受哪些操作。通過研究水印的變化，推斷載體經(jīng)受哪些操作，最終判斷載體是否能通過認(rèn)證。半脆弱水印思路：與JPEG相結(jié)合的半脆弱數(shù)字水印算法：從魯棒水印算法演變而來的半脆弱水印算法：基于視覺掩蔽模型的半脆弱水印算法：基于小波域的半脆弱水印算法：半脆弱：抵抗與內(nèi)容無關(guān)的操作，例如mp3壓縮編碼，去噪。。。對內(nèi)容篡改操作脆弱：例如替換音頻分段應(yīng)用：選擇性內(nèi)容認(rèn)證軟件水?。喊殉绦虻陌鏅?quán)信息和用戶身份信息嵌入到程序中軟件（通常是一段可執(zhí)行程序）與一般的數(shù)字產(chǎn)品不同，它不能在進(jìn)行大量的、深層次的修改后仍保持原有的特征對軟件水印的要求：1能夠證明軟件的產(chǎn)權(quán)所有者2具有魯棒性:能夠抵抗攻擊、防止篡改，軟件的正常壓縮解壓以及文件傳輸不會對水印造成破壞。3軟件水印不應(yīng)依賴某一具體的體系結(jié)構(gòu)軟件水印應(yīng)該便于生成、分發(fā)以及識別4對軟件已有功能和特征的影響在實際環(huán)境下可以忽略。按照水印的嵌入位置：代碼水?。弘[藏在程序的指令部分?jǐn)?shù)據(jù)水?。弘[藏在數(shù)據(jù)中（如頭文件、字符串和調(diào)試信息等）根據(jù)水印被加載的時刻：靜態(tài)水?。捍鎯υ诳蓤?zhí)行程序代碼中靜態(tài)代碼水印，靜態(tài)數(shù)據(jù)水印動態(tài)水?。罕４嬖诔绦虻膱?zhí)行狀態(tài)中EasterEgg水印，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印，執(zhí)行狀態(tài)水印動態(tài)水印需要有預(yù)先輸入，根據(jù)輸入，程序會運行到某種狀態(tài)，這些狀態(tài)就代表水印針對軟件水印攻擊：保持軟件語義的篡改攻擊裁剪攻擊增添水印攻擊共謀攻擊：水印用于盜版追蹤時，不同的作品嵌入的水印不同。共謀攻擊是指，在這樣的情況下，購買多個合法版本利用這些合法版本（每一個藏的水印不同）生成一個不帶水印的盜版作品保持軟件語義的篡改攻擊：增加冗余操作數(shù)模塊并行化簡單流程復(fù)雜化循環(huán)語句變換內(nèi)嵌技術(shù)數(shù)據(jù)編碼靜態(tài)軟件水?。荷蓵r機(jī)在軟件的編制過程，而不是運行過程一旦生成，就不再改變優(yōu)點：驗證方便、快速生成方式多樣和靈活缺點：攻擊者容易發(fā)現(xiàn)水印存放位置通用性差：依賴于物理文件格式和具體的程序文件靜態(tài)數(shù)據(jù)水?。?將水印信息嵌入在程序的一些數(shù)據(jù)中，但是它很容易被迷亂攻擊破壞。例：把所有的數(shù)據(jù)分解成一系列數(shù)據(jù)，然后散布到整個程序中，這樣代表水印信息的數(shù)據(jù)也被分解，增加了水印檢測的困難程度。2以產(chǎn)生數(shù)據(jù)子程序代替數(shù)據(jù)靜態(tài)代碼水?。豪媚繕?biāo)代碼中包含冗余信息嵌入水印。靜態(tài)代碼水印特點:水印嵌入軟件代碼抗分析性能強(qiáng)于靜態(tài)數(shù)據(jù)軟件水印靜態(tài)代碼水印嵌入位置：中間代碼源代碼靜態(tài)代碼嵌入方法：1通過調(diào)整兩條無依賴關(guān)系指令的順序可以嵌1bit的水印信息（無法經(jīng)受語句順序的攻擊）2程序中設(shè)計不會執(zhí)行的“死流程”（dummyprocedure）用合法語句填充死流程編譯源代碼用水印替換死流程對應(yīng)的中間代碼自動化的攻擊：Profiling：列舉出所有函數(shù)的執(zhí)行時間，定位從未執(zhí)行的函數(shù)指令亂序攻擊：在不影響軟件功能的情況下調(diào)整指令的順序統(tǒng)計分析攻擊：水印多位于不會執(zhí)行指令，根據(jù)軟件多次執(zhí)行的時間分布信息，可以很有效地猜測出水印的隱藏位置，進(jìn)而加以破壞，甚至篡改手工攻擊：相對比較困難，需要對整個程序的理解動態(tài)軟件水?。荷蓵r機(jī)在軟件的執(zhí)行過程中動態(tài)軟件水印隨著程序運行狀態(tài)的改變而改變軟件水印的驗證和提取必須依賴于軟件的具體運行狀態(tài)，而跟軟件文件的內(nèi)容或存儲不相關(guān)生成困難、驗證困難、攻擊也困難定義：在一定的觸發(fā)條件下，將具有特殊意義的水印信息存放到棧、堆或全局變量中，或者構(gòu)造特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如圖、樹或鏈表，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋵傩员硎咎厥獾乃⌒畔ⅰＶ殿愋蛣討B(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印拓?fù)漕愋蛣討B(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印優(yōu)點水印僅存在于程序運行空間，而不向用戶人機(jī)接口輸出任何信息，避免了給攻擊者以任何提示。驗證識別方式要求水印識別器與包含水印的程序運行在統(tǒng)一進(jìn)程空間內(nèi)，或者水印識別器以調(diào)試程序的形式來檢查軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體值區(qū)別：靜態(tài)代碼水印：程序段一般都不會被執(zhí)行不需要預(yù)先設(shè)置觸發(fā)條件值類型動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水?。阂|發(fā)與程序流程緊密相關(guān)攻擊者無法通過簡單統(tǒng)計分析定位驗證水印驗證識別程序一直監(jiān)視軟件的堆棧拓?fù)漕愋蛣討B(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印不需要借助于通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接構(gòu)造樹、圖或鏈表等拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)充分利用現(xiàn)代操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存管理方式，使用指針或是借助地址引用的辦法來生成拓?fù)鋱D。程序使用的邏輯內(nèi)存地址在每一次運行時都會被映射到不同的物理內(nèi)存地址上，這就使得水印信息隱藏在一個不斷變化的拓?fù)鋱D之中，魯棒性和隱蔽性大大增加。拓?fù)漕愋偷膭討B(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印的魯棒性要好于值類型的水印，拓?fù)鋱D中不但可以包含水印信息，同時也具有自身的一些顯著的拓?fù)涮卣鬟@樣如果攻擊者對水印進(jìn)行了篡改或破壞，不可避免地會帶來整個拓?fù)鋱D的某些特征的改變，我們就可以推測攻擊的手段甚至自動恢復(fù)原來的水印信息?；诖髷?shù)分解難題的軟件水印方案基本思想找到某大數(shù)是兩個足夠大素數(shù)的乘積通過拓?fù)漕愋偷膭討B(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)水印隱藏此大數(shù)有限時間內(nèi)提取出此大數(shù)并對其進(jìn)行有效分解E.g基數(shù)k鏈表水印，只是存儲大數(shù)（參見習(xí)題）樹枚舉水印：一個較通用的樹比較規(guī)則：1.有兩個樹A和B，若A的深度大于B，則A>B,若A的深度小于B，則A<B；2.若深度相等，則比較節(jié)點數(shù)：若A的節(jié)點數(shù)大于B,則A>B，若A的節(jié)點數(shù)小于B,則A<B；3.若深度，節(jié)點數(shù)都相等，則比較A與B的子樹：規(guī)定有較大子樹的樹較大，如果當(dāng)前被比較的子樹相等，則比較下一個子樹；文本文檔信息隱藏的特點：文本信息隱藏以一定的方式對文本內(nèi)容及格式等進(jìn)行修改，嵌入所需信息但不易被察覺文本文檔的特點數(shù)據(jù)與內(nèi)容的高度一致性（對數(shù)據(jù)的修改直接影響其內(nèi)容）要求信息嵌入不影響文本文檔的可讀性信息嵌入不在內(nèi)容表征上產(chǎn)生可被視覺感知的異常語義隱藏像素翻轉(zhuǎn)隱藏（計算方法，即亓文法提出的方法）顯示特征隱藏（利用編輯器無法顯示的字符嵌入信息）變換域隱藏格式特征隱藏（字符拉升算法、調(diào)整拓?fù)湫畔?、行間距編碼、詞間距編碼——關(guān)鍵問題：字符的拆分與合并）零水?。ɑ跐h字?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式的零水?。河脭?shù)學(xué)表達(dá)式描述漢字結(jié)構(gòu)）文本信息隱藏算法可分為語義隱藏算法、顯示特征隱藏算法、格式特征隱藏算法、基于像素翻轉(zhuǎn)的隱藏算法和零水印算法。文本信息隱藏可分為：語義隱藏像素翻轉(zhuǎn)隱藏顯示特征隱藏變換域隱藏格式特征隱藏零水印語義隱藏：句法變換同義詞替換特點文檔內(nèi)容發(fā)生了變化，不適合打印追蹤、印刷品版權(quán)認(rèn)證等場景，可用于保密通信，可以抵抗打印掃描，文檔格式變化（字體、字號、顏色等等）等處理。像素翻轉(zhuǎn)基礎(chǔ)：一個像素是否能被翻轉(zhuǎn)，通常通過其對領(lǐng)域像素的平滑度和連通度所帶來的變化，來評估。平滑度度量：以待評估像素為中心的，3×3區(qū)域內(nèi)，水平方向、垂直方向、對角線方向上，像素值的變化次數(shù)。連通度度量：以待評估像素為中心的，3×3區(qū)域內(nèi)，黑白像素塊的個數(shù)。Wu等研究者，依據(jù)這個思路，對69種中心像素的可翻轉(zhuǎn)性進(jìn)行了評估。得分越高，表示可翻轉(zhuǎn)性越強(qiáng)，也就是翻轉(zhuǎn)中心像素的像素值后，視覺質(zhì)量下降約小。實際使用過程中，如果字符結(jié)構(gòu)過于單一或黑色像素較少時，字符像素得不到充份翻轉(zhuǎn)，則提取時容易受隨機(jī)因素干擾。一種有效的解決方法是：根據(jù)字符復(fù)雜度，篩選可用于隱藏的字符。亓文法等研究者結(jié)合理論分析與實驗觀察，得出結(jié)論：每個字符所含黑色像素個數(shù)，與全部字符平均所包含黑色像素個數(shù)的比值，在打印掃描前后基本不變。亓文法指出，可以利用這個不變量隱藏信息。具體方法為：對文檔圖進(jìn)行字符分割，把分割的字符分為兩組。一組用于嵌入信息，一組用于平衡改動，維持黑色像素個數(shù)的均值不變。像素翻轉(zhuǎn)隱藏階梯邊沿調(diào)整算法翻轉(zhuǎn)像素，使黑色像素數(shù)量滿足一定關(guān)系。判斷像素是否可以翻轉(zhuǎn)的依據(jù)，不是連通性和平滑度。算法只翻轉(zhuǎn)階梯邊沿像素。格式特征隱藏：利用視覺冗余，以一定的方式對文檔的各元素特征（如字形、字體、位置、下劃線、筆劃高度和方向等）進(jìn)行修改，而不引起閱讀者的懷疑。在文檔圖像的字、行、段等位置做少量修改。對行進(jìn)行上下偏移，字詞左右偏移代表01。利用文本的行間距攜帶水印信息根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)垂直位移量等于或小于1/300英寸時，人眼將無法辨認(rèn)需嵌入信息的行進(jìn)行輕微的上移和下移將文本某行中的一個單詞水平左移或右移來嵌入水印信息（字間距編碼）相鄰的單詞并不移動，作為解碼過程中的位置參考人眼無法辨認(rèn)1/150英寸以內(nèi)的單詞的水平位移量字符拉升調(diào)整字符高度調(diào)整拓?fù)湫畔⒆儞Q域算法顯示特征隱藏（利用可編輯、但無法屏幕顯示的字節(jié)）基于漢字?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式的零水印隱寫分析的目標(biāo)：判斷是否隱寫估計隱寫量多少提取隱藏信息隱寫分析方法：感觀分析 優(yōu)點：簡單、直觀弱點：自動化程度弱可靠性弱特征分析 基于文件結(jié)構(gòu)的隱寫特征文件大小異常調(diào)色板中有像素沒有使用的顏色軟件特征 不同隱寫軟件具有不同特征碼統(tǒng)計分析載體感觀效果沒有變化，但統(tǒng)計特征改變分析待檢測載體的統(tǒng)計特征，可以判斷載體是否經(jīng)過隱寫典型方法：卡方、RS檢測、JPEG檢測等通用分析 原理：自然信號與其去噪信號的“距離”，隱寫信號與其去噪信號的“距離”，兩者不同提取出對隱寫敏感的若干統(tǒng)計特征構(gòu)成矢量獲取待檢測信號與其去噪版本的特征矢量特征量選取后分類判決基于LSB的隱寫與隱寫分析：特征：2i<->2i+1當(dāng)每一個像素都被選中用于隱藏信息：X2分析卡方檢測的原理是：自然圖像中，灰度值不同的像素出現(xiàn)頻度一般不同，隱寫后，灰度值對出現(xiàn)的概率相等的趨勢明顯，利用這個特征可以進(jìn)行檢測。結(jié)論：灰度值為2i和2i+1的像素出現(xiàn)頻率趨于相等。在下述情況下，卡方檢測難以奏效:不是連續(xù)嵌入隱寫率較低直方圖補(bǔ)償隱寫：隱寫后直方圖不再趨于相等，卡方法失效嵌入量降低：部分載體用于補(bǔ)償補(bǔ)償方法將不含秘密信息的值為2i+1的像素值改為2i不含秘密信息的灰度值為2i+1的像素個數(shù)>=隱寫后增加的灰度值為2i+1的像素個數(shù)無法抵抗RS分析和GPC分析（檢測2i與2i+1、2i+1與2i+2之間的不對稱性）不能抵抗，因為補(bǔ)償也采用值對翻轉(zhuǎn)方法，所以（2i，2i+1）以及(2i,2i-1)之間的不對稱性沒有消除。RS分析方法關(guān)鍵結(jié)論：計算像素起伏程度增加的圖像塊的比例，記為RM計算像素起伏程度減小的圖像塊的比例，記為S對自然圖像，非正翻轉(zhuǎn)和非負(fù)翻轉(zhuǎn)造成圖像同等程度的混亂RM近似等于SM近似等于對于隱寫圖像RM和SMR-M和S-M的差距不會隨隱寫率α的增大而減小如果R-M－S-M顯著大于RM自然圖像，非正和非負(fù)翻轉(zhuǎn)對圖像的影響程度相當(dāng)（即R+和R-相近，S+和S-相近）改進(jìn)的LSB隱寫技術(shù)：抵抗RS分析，卡方分析和GPC分析修改LSB方法不僅僅在2i和2i+1間翻轉(zhuǎn)2i可變?yōu)?i-1，2i+1可變?yōu)?i+2提取時：將最低比特位取出即可抗RS分析性能：隱寫時，約有一半像素的最低比特位與秘密信息相同而不發(fā)生變化，另一半像素灰度值會發(fā)生變化在發(fā)生變化的像素中，又約有一半像素的灰度值做了F1翻轉(zhuǎn)，另一半做了F-1翻轉(zhuǎn)RS分析失效抗卡方分析性能：灰度為j的像素中會有大約一半不變，大約四分之一變?yōu)閖+1，剩余大約四分之一為j-1不會造成隱寫后直方圖趨于相等，卡方法失效GPC分析的原理是:圖像隱寫后，其穿越平面簇z=0.5、2.5、4.5。。。的次數(shù)增加圖像本身越平滑，該檢測方法越敏感JPEG壓縮過程將原始圖像分割為8×8的小塊每小塊作二維DCT變換左上角為直流，ZigZag掃描，對應(yīng)頻率從低到高對DCT系數(shù)進(jìn)行量化(原數(shù)值除以標(biāo)準(zhǔn)量化表)對不同頻率成分采用不同的量化步長量化后的DCT系數(shù)是整數(shù)算法：將秘密信息嵌入在量化后