隐写术理论与技术研究

论文摘要

隐写术是信息隐藏的重要分支,是一种将秘密数据隐藏于公开的数字媒体之中以实现隐蔽通信的技术,在军事通信中有着重要的用途,也是一些发达国家正在研究的热点问题。在隐写术的理论和技术研究中,隐写术的安全性、隐写容量、隐写术应用基础及应用技术是其中的几个重点问题。隐写术的安全性关系到隐蔽通信的成败,是衡量隐写术性能的重要指标;隐写容量反映载体所能隐藏的最大消息率,是人们密切关注的问题;而人们对隐写术的应用基础及应用技术的研究成果的需求不断增加,使得针对隐写术理论与技术的研究具有重要的意义。本文首先研究了隐写术的安全性,提出将隐秘载体与隐秘对象间的变差距离作为隐写系统的安全性度量,并将这一结果由原来只适用于发送者等概发送隐秘载体与隐秘对象的情况推广至一般情况。通过分析新的安全性度量与攻击者攻击效果间的关系,说明了该安全性度量可以很好地反映一个隐写系统的安全性;而且与相对熵相比,该度量满足对称性和三角不等式,是一个数学意义上的度量,可以衡量不同隐写系统间的安全性,比相对熵更具优势。在有了新的安全性度量后,本文对隐写术的容量理论进行了研究,重点分析了在新的安全度量限制下隐写系统的容量,以Moulin容量模型为基础,参考了Moulin对隐写容量分析的思想和现有安全性度量对隐写容量的限制的分析思路,分析了新的安全性度量下的隐写容量及安全性限制与隐写容量间的制约关系,得出了新的安全性度量下的隐写容量表达式及容量上界,并给出了证明。在隐写术的应用基础和应用技术研究中,本文提出了一种基于PDF文件中对象单元等效变换的隐写算法,算法利用PDF文件对对象单元中的属性对排列顺序不敏感的特点,实现了具有良好隐蔽性和一定隐写容量的信息隐藏,在嵌入过程中,算法没有对原始文件写入任何新数据,并利用哈希函数生成的系统密钥作为logistic混沌映射初值,将生成的混沌序列用于嵌入与提取算法,使系统遵循Kerkhoffs准则。且具有数据完整性检验功能和很高的安全性。为验证算法性能,设计制作了PDF文件隐写工具PDFShelter,并利用PDFShelter对算法性能进行测试,实验结果和理论分析表明,该算法是一种具有较高安全性的算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 隐写术概述
• 1.2.1 信息隐藏原理概述
• 1.2.2 隐写术与信息隐藏的关系
• 1.2.3 隐写术的主要研究内容
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 隐写术的安全性研究
• 2.1 研究基础
• 2.2 隐写术的安全模型
• 2.3 新的隐写术安全性度量
• 2.3.1 现有的安全性度量分析
• 2.3.2 改进的隐写术安全性度量
• 2.4 小结
• 第三章 隐写系统容量分析
• 3.1 隐写系统的通信模型
• 3.2 模型的数学描述
• 3.3 优势度量下的隐写容量分析
• 3.4 小结
• 第四章 基于PDF 文件的隐写术研究
• 4.1 PDF 文件信息隐写技术概述
• 4.2 PDF 文件中的隐蔽信道
• 4.3 基于等效变换的PDF 文件隐写术的原理与算法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 算法流程
• 4.4 PDFShelter
• 4.4.1 系统结构
• 4.4.2 密钥生成模块
• 4.4.3 信息嵌入模块
• 4.4.4 信息提取模块
• 4.5 测试与分析
• 4.5.1 测试结果
• 4.5.2 结果分析
• 4.6 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果