浅谈信息隐藏技术及其应用
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[摘要]随着网络与信息化的快速发展,如何保护通过因特网发布的作品、重要信息及网络贸易等,受到人们的高度重视。信息隐藏技术作为隐蔽通信和知识产权等保护的主要手段,它利用载体信息的冗余性,将秘密信息隐藏于普通信息之中,通过普通信息的发布将秘密信息发布出去,避免引起其他人的注意,从而使秘密信息具有更大的隐蔽性和安全性。
一、引言
随着计算机网络信息化的快速发展,因特网发布的作品、重要信息和进行的网络贸易等正被人们广泛应用;同时各种机密信息,包括国家安全信息、军事信息、私密信息(如*账号)等都需要通过网络进行传输,而互联网是一个开放的环境,在其上传输的秘密关系着国家安全、经济发展和个人稳私等方方面面的安全,从而使得数据的安全保护问题日益突出。无论是传统的密钥系统还是现行的公钥系统,基本上都以密码学理论为基础,通过控制文件的存取,加密被保护文件成密文形式来防止非法用户解读;但是随着计算机处理能力的快速提高,往往需要不断增加密钥长度来提高系统密级,于是这些方法难以令人感到安全。基于现实情况,数据隐藏技术越来越受到人们的重视,正日益成为隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段,越来越多地得到广泛的应用与研究。
二、信息隐藏技术
信息隐藏是对信息存在本身以及信息存在位置加以隐藏,从而达到保密的效果。信息隐藏技术利用载体信息的冗余性,将秘密信息隐藏于普通信息之中,通过普通信息的发布而将秘密信息发布出去,可以避免引起其他人注意,从而具有更大的隐蔽性和安全性,十分容易逃过拦截者的破解。作为一种隐藏信息或其他数据存在的方法,信息隐藏技术主要研究如何将某一机密信息秘密隐藏于另一公开的信息载体中,然后通过公开信息的传输来传递机密信息。采用信息隐藏技术后,第三方难以从公开信息中判断是否存在机密信息,于是无法截获机密信息,从而保证了机密信息的安全。这种信息隐藏技术在保护重要信息不受破坏方面起到了重要作用。
三、信息隐藏技术和密码技术
信息隐藏技术和加密技术是信息安全的两个主要分支,二者有着显著的区别,在信息安全中能够起到互为补充的作用。
加密技术已经为人们所熟悉,经过多年研究且已广泛应用于各行各业中。而加密存在的最大的问题在于其明确告知用户,此文件或其他媒介已经进行过加密,里面很可能含有重要信息,因此,必将吸引窃密者利用各种破解工具进行破解,得到密文。尽管加密方法多种多样,且其长度和强度一再增加,但随着计算机性能的不断提高和破解工具的不断升级,密文被解密的时间越来越短,这就成为加密技术安全性的一大局限。而信息隐藏是继加密技术之后保护信息的又一强有力工具。信息隐藏技术与传统的信息加密技术的明显区别在于传统的加密技术以隐藏信息的内容为目的,使加密后的文件随科学技术的发展变得难以理解;而信息隐藏是以隐藏秘密信息的存在为目标。信息时代,信息隐藏技术发扬了传统隐藏技术的优势,对于研究信息安全不仅具有重大意义,而且刻不容缓。
信息加密利用单钥或双钥密码算法把明文变换成密文通过公开信道送到接收者手中,非授权者无法获知保密信息的具体内容,却能意识到保密信息的存在;信息隐藏则使攻击者无法直观地判断他所监视的信息中是否含有秘密信息。在信息安全领域中,密码术和信息隐藏技术是相互补充的两种技术,实际应用中根据应用的场合不同、对算法的要求不同而进行合理的选择使用,很多情况下需要互相配合使用。例如,将加密技术融合到信息隐藏技术中,并将信息隐藏中数字水印的经典算法加以改进也融合进信息隐藏技术中,可使整个信息隐藏过程达到理论上的最高安全级别。
四、信息隐藏技术的应用
信息隐藏的优势决定了其可广泛地应用于电子商务中的电子交易保护、保密通信、版权保护、拷贝控制及操作跟踪、认证和签名等各个领域。根据处理方法和应用领域的不同,信息隐藏技术主要分为数字水印技术和隐藏通信技术两大类。其中,版权保护以及拷贝控制和操作跟踪等领域主要使用信息隐藏技术中的数字水印技术,而网络信息安全则主要使用信息隐藏的另一个分支隐藏通信技术。随着保密通信、密码学等相关科学技术的空前发展,现在还有许多崭新的信息隐藏技术出现并在实践中得到了广泛的应用和发展。这里主要谈谈信息隐藏技术中的数字水印技术和隐藏通信技术的应用。
(一)数字水印技术的应用
数字水印技术往多媒体数据中嵌入某种不可感知的信息对数字媒体进行标识,从而达到版权保护作用以及拷贝控制和操作跟踪等目的。在版权保护中,将版权信息嵌入到多媒体中(包括图像、音频、视频、文本),来达到标识、注释以及版权保护。发展到今天,数字水印技术的应用已经比较成熟,在流通货币、邮票、股票、产品的仿伪证书上都得到了应用,主要用来辨别真伪。
1.版权保护
在版权保护中,将版权信息嵌入到多媒体中(包括图像、音频、视频、文本等),来达到标识、注释以及版权保护的目的。数字服务如数字图书馆、数字图书出版、数字电视、数字新闻等提供数字作品,具有易修改、易复制的特点,通过信息隐藏技术中的水印技术,可以用一种不引起被保护作品感知上退化、又难以被未授权用户删除的方法向数字作品中嵌入一个标记,被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等,它与原始数据紧密结合并隐藏其中,并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而保存下来。通常这种水印是不可见或不可察觉的,而在有关版权的法律纠纷中,如果图像的版权所有者实现已加入了水印,则可利用掌握的密钥从图像中提取出水银,证明自己的知识产权,从而有效维护自己的权益。
2.指纹
采用数字水印技术在文档中嵌入授权使用人员或单位的标记,利用正文内容的不可覆盖下能够保证收发文信息在复制后仍然存在,一旦发现文档尾部应获取的人员得到后,可根据所迁入的标记信息找到文档失控的责任人,提供调查和责任认定的依据。这种指纹的用途其实可以看作是文档跟踪,数字产品的版权所有者将不同用户的ID或序列号作为不同的水印嵌入作品的合法拷贝中,并保存售出拷贝中对应指纹与用户身份的数据库,一旦发现未经授权的拷贝,发行者可以通过检测其中的指纹来跟踪该数字产品的原始购买者,从而追踪泄密的根源。
3.内容标志
插入的水印信息可以构成一个注释,提供有关数字产品内容的进一步的信息。
4.防伪
商务活动中的各种票据的防伪也是信息隐藏技术的用武之地。在数字票据中隐藏的水印经过打印后仍然存在,可以通过再扫描数字形式,提取防伪水印,以证实票据的真实性。近期陕西破获一起售卖假机票案,就是由于电子机票无安全防伪措施,使用数字水印将可以避免诈骗犯罪,不给犯罪分子以可乘之机。
(二)隐藏通信技术在网络通信中的应用
隐藏通信技术是将秘密信息隐藏于某种公开的数字媒体中,使秘密信息能够在通信网络中安全传输的保密通信技术, 根据隐写载体的不同可以分为文本隐写、语音隐写、视频隐写和二进制隐写。
1.数据保密
在因特网上传输一些如电子商务中的敏感信息、谈判双方的秘密协议和合同、网上银行交易中的敏感数据信息、重要文件的数字签名和个人隐私等类的数据,要防止非授权用户截获并使用这些数据,可以将通信信息以信息隐藏的方式传递给对方,这样就能以一种难以觉察的形式完成与对方的通信。
2.数据的不可抵赖性
在网上交易中,通过将各自的特征标记以不能被去除的水印的形式加入到传递的信息中,使得交易双方的任何一方不能抵赖自己曾经做出的行为,也不能否认曾经接收到对方的信息,从而达到确认其行为的目的。
3.数据的完整性
主要是进行认证和篡改检测,确认数据在网上传输或存储过程中并没有被篡改。即在图像等多媒体数据中事先嵌入完整性信息,然后再检测时提取此信息,用来确定数据是否被修改过。这主要是用于法庭、医学、新闻、商业、军事等场合,尤其是在军事上可能出现敌方伪造、篡改作战命令等严重问题。这些都需要进行认证,确定数据的完整性。
五、结语
总而言之,信息隐藏技术潜在的价值是无法估量的,将有越来越广泛的用途。但作为一种有效的新的信息安全技术,信息隐藏技术仍存在理论研究未成体系、技术不够成熟、实用化程度不够等问题,所以仍有许多问题需要继续研究。
1.网络环境下实现隐藏通信的关键技术:如理论上如何设立数字水印模型、隐藏容量、抗攻击性能等,算法上也需要研究更高性能的水印算法。
2.多种载体信息隐藏的分析:目前多数研究是针对图像、视频、音频等媒体的,而实际基于文本数据作为覆盖信号的数据特征研究较少。
3.根据符合我国通信设施特点和多种网络传输方式的隐藏通信系统尚待研究。
4.隐藏分析需要进一步研究:信息隐藏技术也是把双刃剑,“9?11”恐怖事件的恐怖分子就曾利用信息隐藏技术将含有密谋信息和情报的图片,利用互联网实现恐怖活动信息的隐蔽传输。如今,恐怖分子、毒品交易者以及其他犯罪分子等一样可以用其来传输秘密信息,实施犯罪活动。因此,下一步对于信息隐藏分析的工作尚需加强研究。