图片中信息隐藏还原方法探索

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1、 图片中信息的隐藏与还原方法探索图片中信息的隐藏与还原方法探索 摘摘 要要 随着信息技术 网络技术 电子商务的迅速发展 网络信息安全将全方位地 危及社会的经济 政治和文化等方面 随着计算机硬件的迅速发展 具有并行 计算能力的破解技术日益成熟 仅通过增加加密算法的密钥长度来达到增强安 全性已不再是唯一的可行方法 但对信息隐藏而言 可能的监测者或非法拦截 者则难以从公开信息中判断机密信息是否存在 难以截获机密信息 本论文将密码编码学和信息隐藏技术相结合 并通过人眼的视觉冗余来实现 对24位位图图片文件的信息隐藏和还原 本系统是基于Windows XP环境下 通过 Visual C 6 0开发的 经

2、测试结果表明 通过该最低有效位 LSB 算法 能 够实现在一副比如 40 40 4 74KB 的24位位图中隐藏600个字节的信息 并 且 图片隐藏信息的能力与它自身的大小成正比 而通信双方只能在输入正确密 钥的情况下才能从载体图片中提取出正确的秘密信息 否则得到的将是一堆乱码 从而表明 将密码编码学和信息隐藏相结合使得秘密信息的通信得到了更高的安 全的保障 关键词关键词 信息安全 加密算法 信息隐藏 感觉冗余 最低有效位 LSB The Design of Information Hiding and Recovering in Image Files Abstract With the r

3、apid development of information technology network technology and electronic commerce network information security will endanger the society such as economic political and cultural fields and so on With the rapid development of computer hardware nowadays the computers with parallel computing ability

4、 can crack information more and more easily It is not the only option which to increase the key length of encryption algorithm in order to enhance security On information hiding it is difficult for the potential monitor or illegally interceptor to judge whether the confidential information exists in

5、 the open information or not This paper combined cryptography and information hiding technology meanwhile through the seeing redundancy of eyes of mankind to achieve the hiding and recovering of 24 bitmap image files The system is based on Windows XP and developed through Visual C 6 0 for developmen

6、t tool The Experiments recommend that the least significant bit LSB algorithm can achieved such a 40 40 4 74KB 24 bits hidden in bitmap 600 bytes of information Moreover the ability of hidden information is proportional to the size of picture The tow sides of Communication who get the correct key ca

7、n get the correct secret information from the Photo otherwise will be the piles of distortion So we can see that the combination of cryptography and information hiding makes the communication of information much more securely Key words Information security Encryption Algorithm Information Hiding Fee

8、ling redundancy Least significant bit LSB 目目 录录 论文总页数 19 页 1 引言 1 1 1 课题背景 1 1 2 信息隐藏技术在国内外的发展及现状 1 1 3 本课题研究的意义 2 1 4 本课题的研究方法 2 2 BMP 位图格式简介 3 2 1 BMP 简介 3 2 2 BMP 文件结构 3 2 2 1 BMP 文件组成 3 2 2 2 BMP 文件头 3 2 2 3 位图信息头 4 2 2 4 位图数据 4 3 DES 算法简介 5 3 1 DES 算法流程图 5 3 2 DES 解密 6 4 信息隐藏 6 4 1 信息隐藏简介 6 4 2

9、 信息隐藏特点 6 4 3 信息隐藏技术组成 7 4 4 早期的彩色图像信息隐藏方法 8 4 5 LSB 算法简介 8 4 6 算法实现思想 8 4 7 主要算法流程图及代码 8 4 7 1 嵌入算法流程 8 4 7 2 提取算法流程 10 5 系统测试 12 5 1 运行结果 12 5 2 测试信息隐藏 12 5 3 测试信息还原 14 结 论 14 参考文献 15 1 1 引言引言 1 11 1 课题背景课题背景 随着计算机性能的大大提高和密码分析学的发展 攻击者对加密信息的破 解能力越来越高 因此 人们开始研究将信息隐藏在一些不易被攻击者发觉的 载体中来避开攻击者的注意力 通过载体来保证

10、通信信息的机密性 隐藏是将 秘密信息隐藏在宿主信息中 并且不损坏宿主载体的信息 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 因此信息隐藏领域已经成为信息安全 的焦点 然而 图片文件是网络中很常见的信息 所以将图片作为载体 把机 密信息隐藏在其中再通过网络传输是一种能够很好地保证信息机密性的方法 对于接收方来说 只需要通过相应的提取算法便可将隐藏在图片文件中的机密 信息提取 还原出来 从而保证了通信双方的信息的机密性 1 21 2 信息隐藏技术在国内外的发展及现状信息隐藏技术在国内外的发展及现状 在现实生活中 人们对于信息的保密性往往是求助于密码术 而计算机技术 的发展使得密码破译能

11、力越来越强 这迫使人们对加密算法的强度提出越来越高 的要求 由于密码术是利用随机性来对抗密码攻击的 而密文的随机性同时也暴 露了消息的重要性 即使密码的强度足以使得攻击者无法破解出明文 但攻击者 有足够的手段对其进行破坏 从而使得消息无法被接收 密文容易引起攻击者的 注意是密码术的一个显著弱点 因此 对于某些应用来说 仅仅对信息的内容加 以保密是不够的 信息隐藏是一种对信息的存在本身或信息的存在位置进行保密 的保密方式 信息隐藏应用的广泛性已经引起了国内外信息隐藏研究的热潮 在有关密 码学和信息安全的国际会议和刊物上也经常可以见到相关的论文和报告 1996 年在英国剑桥召开了信息隐藏领域的第一

12、次学术研讨会 这标志者信息隐藏作为 一个新的科学学科的诞生 1998 年和 1999 年在美国的波特兰和德国的德雷斯 顿分别召开了第二届和第三届信息隐藏国际研讨会 第四届信息隐藏国际研讨 会 2001 年 4 月在美国的匹兹堡举行 第五届和第六届信息隐藏国际研讨会分别 在荷兰和加拿大举行 此外 一些信息安全 密码学和信息处理领域的国际会议 上也都有关于信息隐藏技术的专题或文章 这些专题研讨会的召开 极大的促 进了各研究团体在这一领域内的交流与合作 也吸引了越来越多的人投身信息隐 藏技术的研究 国内在信息隐藏方面的研究起步稍晚 但也引起了信息安全领域研究人员的 普遍关注 并于 1999 年 12

13、 月召开了第一届信息隐藏学术研讨会 会议决定研讨 会每年召开一次 以促进国内信息隐藏技术的研究工作 第二届信息隐藏学术研 讨会 2000 年 6 月在北京召开 会议发表了论文集 第三届信息隐藏学术研讨会 2001 年 9 月在西安举行 第四届信息隐藏全国学术研讨会 2002 年 8 月在大连 举行 第五届信息隐藏学术研讨会降于 2004 年 11 月在广州举行 信息隐藏是近年来引起众多研究团体和个人普遍关注的一个交叉性的研究 领域 它的研究范围和应用范围都非常广泛 国内外的研究人员已经组织了一些 信息隐藏研究的学术研讨会和邮件列表 这些都促进了信息隐藏领域研究的进一 步开展 1 31 3 本课

14、题研究的意义本课题研究的意义 在网络飞速发展的今天 人们对信息安全给予了更多关注 信息隐藏领域 已经成为信息安全的焦点 因为每个 Web 站点以及网络通信都依赖于多媒体 如音频 视频和图像等 而信息隐藏这项技术将秘密信息嵌入到多媒体中 并 且不损坏原有的载体 在没有专门检测工具的情况下 第三方既觉察不到秘密 信息的存在 也不知道存在秘密信息 因此密钥 数字签名和私密信息都可以 在 Internet 上安全的传送 所以信息隐藏技术的研究显的更有现实意义 将加 密技术融合到信息隐藏技术中来 并将信息隐藏中的子分支数字水印中的经典 算法融合进信息隐藏技术 所以基于算法的隐蔽通信研究具有不可估量的现实

15、 意义 信息隐藏技术是近几年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域 特别是在 网络技术迅速发展的今天 信息隐藏技术的研究更具有现实意义 目前 为保 证数据传输的安全 需要采用数据传输加密技术 信息隐藏技术 数据完整性 鉴别技术 为保证信息存储安全 必须保证数据库安全和终端安全 信息安全 的研究包括两个主要研究方向 信息加密与信息隐藏 在信息安全的研究理论 体系和应用体系中 密码技术已经历了长期的发展 形成了较完整的密码学理 论体系 有一系列公认的 经典的可靠的算法 然而 在现代信息科学技术的 条件下的信息隐藏 虽然可以追溯到公元前 但其完备的理论体系还尚未建立 信息隐藏与传统的信息加密有明显的区别

16、 传统的密码术以隐藏信息的内容为 目的 使加密后的文件变得难以理解 而信息隐藏是以隐藏秘密信息的存在为 目标 作为网络环境中的新的信息安全技术 信息隐藏方法的研究及应用 将 对这信息技术飞速发展的时代的信息的机密性起着十分重要的作用 1 41 4 本课题的研究方法本课题的研究方法 通过对 24 位图片文件的存储格式和 LSB 算法的研究和学习 根据人类眼 睛对色彩的感觉冗余公式 I 0 3R 0 59G 0 11B 人眼视觉对绿色最敏感 对 蓝色最不敏感 所以 本课题采用最低有效位算法 LSB least significant bit 对 RGB 相应改变低 1 1 1 位来实现信息的隐藏的 在进行信息隐藏之前 先 采用 DES 算法对信息进行加密 然后再将加密后的密文信息替代 RGB 相应的最 低一位 信息在图片文件中的还原则与隐藏过程相反 它是先通过信息在图片 文件中的提取算法 先将秘密信息提取出来 然后再通过 DES 算法进行解密 从而还原出明文信息 2 2 BMP 位图格式简介位图格式简介 2 12 1 BMP 简介简介 BMP 图像文件是位图文件 位图表示的是将一幅图像分割