信息隐藏理论与技术课件

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信息隐藏理论与技术钮心忻10、前言、前言0、前言2主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想3主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想4信息隐藏的思想利用以n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）n人类感知理论（视觉理论、听觉理论）n现代通信技术n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信息隐藏的思想利用以5基本思路n守n尽可能多地将信息隐藏在公开消息之中n尽可能不让对手发现任何破绽n攻n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基本思路守6主要内容n广义信息隐藏n在某种载体中嵌入数据n具体应用：n信息隐藏（隐写）n伪装式隐蔽通信n数字水印n用于数字产品的版权保护（数字版权管理DRM）n原理、正向、反向主要内容广义信息隐藏7可能吗？n利用人类感知系统的冗余n利用计算机处理系统的冗余n利用各种潜信道n技术上是可行的可能吗？利用人类感知系统的冗余8需要吗？n信息隐藏n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n隐藏：掩盖秘密信息存在的事实n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n现代战争信息战n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？信息隐藏9需要吗？n数字水印n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需要吗？数字水印10主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想11信息隐藏的研究状况n1992年国际上正式提出信息隐形性研究n1996年国际第一届信息隐藏研讨会n1998、1999、信息隐藏研讨会n各种大型国际会议中都有信息隐藏和数字水印的专题n国内信息隐藏研讨会每年召开（1999年开始）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12历年文献统计n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数字水印与信息隐写统计源：IEEE、IEE期刊、13历年文献统计n信息隐写与隐写分析统计源：IEEE、IEE期刊、会议论文历年文献统计信息隐写与隐写分析统计源：IEEE、IEE期刊、14回顾广义信息隐藏的研究n广义信息隐藏：信息隐藏与数字水印n由浅入深、由应用推动理论n算法研究nLSB算法，各种变换域算法n载体n图像、音频、视频、文本、各种数据载体等n特性n鲁棒性、脆弱性、半脆弱性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15回顾广义信息隐藏的研究n理论研究n很多基础问题制约了该领域的深入发展n如：信息隐藏模型、容量、透明度的衡量、对载体影响的衡量等n理论研究的热潮（2000年以后）nMoulin等人提出基于信息论的信息隐藏理论框架n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16回顾广义信息隐藏的研究n理论研究的热潮（2000年以后）nCosta dirty paper 模型nCohen与Lapidoth模型nSomekh-Baruck模型n并行高斯信道模型等n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n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。回顾广义信息隐藏的研究理论研究的热潮（2000年以后）17现状n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n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 n问题：低水平重复多，重大突破少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18主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想19目前的应用热点n信息隐藏（隐蔽通信）n信息隐写分析（隐蔽通信的对立面）n数字版权管理（数字水印）目前的应用热点信息隐藏（隐蔽通信）20主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想21关键突破点n理论研究有待突破n信息隐藏及各种攻击的数学模型n信息隐藏的容量分析n算法的统一评价n通用隐写分析n理论研究存在的问题n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 n无法充分验证理论模型的准确性n理论结果始终无法指导算法的设计n怎样的隐藏算法可以达到隐藏容量的理论上界？关键突破点理论研究有待突破22关键突破点n成果应用即将爆发n数字水印已成为各种数字内容的有效保护手段之一n网络游戏、数字动漫、数字电视、数字电影等n数字版权管理体系n数字水印标准关键突破点成果应用即将爆发23关键突破点n政策法规不能落后n各国政府对密码算法都有比较严格的管理规定n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关键突破点政策法规不能落后24主要内容n该领域的思想n该领域的发展历程n目前的应用热点n该领域的关键突破点n本课程的目的、内容、形式、考核主要内容该领域的思想25本课程的目的n介绍基本概念和基本方法n提出可能的研究方向及突破点n为研究工作打基础n培养独立科学研究能力n锻炼论文写作能力本课程的目的介绍基本概念和基本方法26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算法攻击和分析攻击和分析广义隐藏广义隐藏隐藏理论研究隐藏理论研究基础知识基础知识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（27参考书与参考文献n数字水印理论与技术，杨义先，钮心忻2006nIEEE论文（IEEExplore）nInformation Hiding Techniques for Steganography and Digital Watermarking,Artech House,Inc.,2000n信息隐藏与数字水印，钮心忻，2004n信息伪装技术隐写术与数字水印，钮心忻等译，2001n国内期刊论文（中国期刊网）参考书与参考文献数字水印理论与技术，杨义先，钮心忻20028本课程的形式n课堂讲授n少量课时作为研讨班的形式本课程的形式课堂讲授29考核n期末考试及论文考核期末考试及论文30所需基础知识n数学n数字信号处理n文献检索n科学研究方法n算法编程所需基础知识数学31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概论32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.数字水印攻击课程提纲信息隐藏理论研究33