信息隐藏理论与技术

信息隐藏理论与技术钮心忻北京邮电大学数字内容研究中心北京邮电大学信息安全中心0、前言主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核信息隐藏的思想利用以数字信号处理理论（图像信号处理、音频信号处理、视频信号处理等）人类感知理论（视觉理论、听觉理论）现代通信技术密码技术等为代表的伪装式信息隐藏方法来研究信息的保密和安全问题基本思路守尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中尽可能不让对手发现任何破绽攻尽可能地发现和破坏对手利用信息隐藏技术隐藏在公开消息中的机密信息主要内容广义信息隐藏在某种载体中嵌入数据具体应用：信息隐藏（隐写）伪装式隐蔽通信数字水印用于数字产品的版权保护（数字版权管理DRM）原理、正向、反向可能吗？利用人类感知系统的冗余利用计算机处理系统的冗余利用各种潜信道技术上是可行的需要吗？信息隐藏加密：对秘密信息本身进行保护，但信息的传递过程是暴露的隐藏：掩盖秘密信息存在的事实将密码学与信息隐藏相结合，就可以同时保证信息本身的安全和信息传递过程的安全现代战争——信息战尤其是国家安全部门需要研究伪装式信息安全的攻与防需要吗？数字水印数字产品的无失真复制的特点，造成版权保护和管理方面的漏洞主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核信息隐藏的研究状况1992年国际上正式提出信息隐形性研究1996年国际第一届信息隐藏研讨会1998、1999、、、信息隐藏研讨会各种大型国际会议中都有信息隐藏和数字水印的专题国内信息隐藏研讨会每年召开（1999年开始）历年文献统计0501001502002503003504004505001998200020022004数字水印信息隐写数字水印与信息隐写统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文历年文献统计0204060801001201401998200020022004信息隐写隐写分析信息隐写与隐写分析统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文回顾—广义信息隐藏的研究广义信息隐藏：信息隐藏与数字水印由浅入深、由应用推动理论算法研究LSB算法，各种变换域算法载体图像、音频、视频、文本、各种数据载体等特性鲁棒性、脆弱性、半脆弱性回顾—广义信息隐藏的研究理论研究很多基础问题制约了该领域的深入发展如：信息隐藏模型、容量、透明度的衡量、对载体影响的衡量等理论研究的热潮（2000年以后）Moulin等人提出基于信息论的信息隐藏理论框架认为隐藏过程相当于隐蔽信息的通信过程，用通信模型表示信息隐藏，隐蔽信息作为通信输入，隐蔽载体作为信道，攻击行为也描述为信道，隐蔽密钥和隐蔽载体(如果必要)作为通信的边信息存在；信息检测则认为是一种假设检验模型回顾—广义信息隐藏的研究理论研究的热潮（2000年以后）Costadirtypaper模型Cohen与Lapidoth模型Somekh-Baruck模型并行高斯信道模型等这些模型的共同点都是把信息隐藏类比于一个通信模型，其差别在于对攻击行为及信道的描述或假设不同信息隐藏的容量被认为是上述通信模型下最大可靠传输率。现状研究的学者非常多，遍布：信息安全、密码学、通信、军事通信学、信号与信息处理、应用数学、模式识别与智能系统、计算机应用技术、数字内容、数字媒体设计等领域每年都有大量的论著在国内外发表，有大量的科研成果产生，有众多学术会议在世界各地召开，有许多专利被申请，有不少产品进入市场，有大批优秀专才走出学校等等问题：低水平重复多，重大突破少主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核目前的应用热点信息隐藏（隐蔽通信）信息隐写分析（隐蔽通信的对立面）数字版权管理（数字水印）主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核关键突破点理论研究有待突破信息隐藏及各种攻击的数学模型信息隐藏的容量分析算法的统一评价通用隐写分析理论研究存在的问题理论研究结果与具体载体、具体算法设计之间存在比较大的鸿沟无法充分验证理论模型的准确性理论结果始终无法指导算法的设计怎样的隐藏算法可以达到隐藏容量的理论上界？关键突破点成果应用即将爆发数字水印已成为各种数字内容的有效保护手段之一网络游戏、数字动漫、数字电视、数字电影等数字版权管理体系数字水印标准关键突破点政策法规不能落后各国政府对密码算法都有比较严格的管理规定但信息隐藏算法与数字水印算法的使用目前还没有统一的规范主要内容该领域的思想该领域的发展历程目前的应用热点该领域的关键突破点本课程的目的、内容、形式、考核本课程的目的介绍基本概念和基本方法提出可能的研究方向及突破点为研究工作打基础培养独立科学研究能力锻炼论文写作能力本课程内容信息隐藏原理数字水印原理信息隐藏算法信息隐藏攻击（隐写分析）数字水印算法数字水印攻击图象音频视频数据…图象音频视频数据…算法攻击和分析广义隐藏隐藏理论研究基础知识参考书与参考文献《数字水印理论与技术》，杨义先，钮心忻2006IEEE论文（IEEExplore）《InformationHidingTechniquesforSteganographyandDigitalWatermarking》,ArtechHouse,Inc.,2000《信息隐藏与数字水印》，钮心忻，2004《信息伪装技术——隐写术与数字水印》，钮心忻等译，2001国内期刊论文（中国期刊网）本课程的形式课堂讲授少量课时作为研讨班的形式考核期末考试及论文所需基础知识数学数字信号处理文献检索科学研究方法算法编程课程提纲1.概论2.信息隐藏基本原理3.数字水印基本原理4.基础知识5.信息隐藏与数字水印算法1.图象信息隐藏与水印算法2.音频信息隐藏与水印算法3.视频信息隐藏与水印算法4.其他载体的信息隐藏与水印算法5.数字水印协议课程提纲6.信息隐藏理论研究7.信息隐写分析1.基于LSB的隐写与隐写分析2.彩色图象的隐写与隐写分析3.JPEG图象的隐写与隐写分析4.基于视觉特性的隐写与隐写分析8.数字水印攻击