信息隱藏與數(shù)字水印實驗教程

前言

目前，國內(nèi)很多高校開設(shè)密碼學、信息安全和信息對抗專業(yè)，這些專業(yè)的教學大綱中都設(shè)有信息隱藏與數(shù)字水印課程。雖然現(xiàn)有的信息隱藏與數(shù)字水印教材很多，但很難找到一本涵蓋面全而且實用的實驗教材。作者長期從事信息隱藏與數(shù)字水印的教學和科研工作，因此萌發(fā)了編寫一本信息隱藏與數(shù)字水印實驗指導教材的想法，并付諸行動，終于完稿付梓。本書將圖像、文本、音頻、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件等作為載體實現(xiàn)各種信息隱藏與數(shù)字水印算法。通過這些實驗，讓讀者加深對信息隱藏與數(shù)字水印理論知識的理解，掌握基于各種載體的信息隱藏與數(shù)字水印實現(xiàn)方法。信息隱藏與數(shù)字水印作為信息安全領(lǐng)域最新的研究領(lǐng)域，在近幾年得到很大的發(fā)展，各種新算法層出不窮，本書中所介紹的都是基礎(chǔ)和經(jīng)典算法，讀者可在此基礎(chǔ)上舉一反三。此外，本教材部分章節(jié)后附有思考題，這些思考題擴展后可作為信息安全專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計參考題目。本書共分為7章：第1章為Matlab簡介及信號處理基礎(chǔ)；第2章為結(jié)構(gòu)化文件信息隱藏；第3章為圖像信息隱藏與水??；第4章為音頻信息隱藏；第5章為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議信息隱藏；第6章為水印攻擊和隱寫分析；第7章為軟件水印。附錄A為信息隱藏常用工具介紹；附錄B為信息隱藏與數(shù)字水印復習題和參考答案。本書可以作為專業(yè)課程實驗指導書，也可作為課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計指導書，同時還可作為信息隱藏與數(shù)字水印研發(fā)人員的入門參考書。在本書的編寫過程中，參考并實現(xiàn)了信息隱藏與數(shù)字水印領(lǐng)域大量算法，在此對這些算法的提出者表示感謝。本書第5章由解放軍電子工程學院網(wǎng)絡(luò)系楊智丹編寫，其他部分由北京郵電大學楊榆編寫，全書由鈕心忻教授審閱。本書得到國家973項目（No.2007CB311203）、國家自然科學基金項目（No.60803157，60821001，U0835001）、高等學校博士學科點專項科研基金（No.200。70013007）、高等學校學科創(chuàng)新引智計劃（No.B08004）的資助。

內(nèi)容概要

信息隱藏與數(shù)字水印是信息安全領(lǐng)域的研究熱點。本書主要內(nèi)容包括圖像、音頻、文本、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件等各種載體的信息隱藏與數(shù)字水印實驗，常見的隱寫算法分析和攻擊，比較典型的隱寫工具的原理和使用方法。同時本書還結(jié)合作者多年的教學經(jīng)驗，整理了隱寫分析與數(shù)字水印課程常見的復習參考題。    本書可作為高等院校信息安全專業(yè)、密碼學專業(yè)、計算機專業(yè)的高年級本科生和研究生的課內(nèi)實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計指導書，同時可作為科研院所相關(guān)專業(yè)的科技工作者進行信息隱藏與數(shù)字水印研發(fā)的入門參考書。

書籍目錄

第1章  Matlab簡介及信號處理基礎(chǔ)  1.1 Matlab簡介    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  1.2 信號處理基礎(chǔ)    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】第2章  結(jié)構(gòu)化文件信息隱藏  2.1 HTML信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  2.2 BMP圖像信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  2.3 MIDI信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】第3章  圖像信息隱藏與水印  3.1 LSB圖像信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【思考題】  3.2 二值圖像信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  3.3 Patchwork圖像信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  3.4 調(diào)色板圖像隱寫    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】  3.5 DCT域圖像水印      【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  3.6 完全脆弱圖像水印    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  3.7 基于內(nèi)容認證的半脆弱水印    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】第4章  音頻信息隱藏  4.1 WAV音頻的LSB信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  4.2 回聲信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】  4.3 簡單擴頻語音水印算法    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】第5章  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議信息隱藏   5.1 基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【實驗結(jié)果】    【思考題】  5.2 基于傳輸層協(xié)議的信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【實驗結(jié)果】    【思考題】  5.3 基于應(yīng)用層協(xié)議的信息隱藏    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【實驗結(jié)果】    【思考題】第6章  水印攻擊和隱寫分析  6.1 Stirmark使用指南    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】  6.2 LSB信息隱藏的卡方分析    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  6.3 LSB信息隱藏的RS分析    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】  6.4 基于SPA的音頻隱寫分析    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】第7章  軟件水印  7.1 軟件水印    【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】  7.2 .NET中的靜態(tài)水印      【實驗目的】    【實驗環(huán)境】    【原理簡介】    【實驗步驟】    【思考題】附錄A  信息隱藏常用工具介紹附錄B  信息隱藏與數(shù)字水印復習題和參考答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：3.4調(diào)色板圖像隱寫【實驗目的】了解調(diào)色板圖像的特點，掌握基于調(diào)色板圖像的信息隱藏原理，設(shè)計并實現(xiàn)一種基于調(diào)色板圖像的信息隱藏算法。【實驗環(huán)境】（1）Windows XP或Vista操作系統(tǒng)；（2）Matlab 7.1版本軟件；（3）調(diào)色板圖像。【原理簡介】調(diào)色板圖像含有一個不超過256種顏色的調(diào)色板，并對應(yīng)每種顏色的R、G、B三種分量的值，圖像內(nèi)容中的每個像素存儲的是一個不超過8比特的索引值，其指向調(diào)色板中的對應(yīng)顏色就是圖像的真實色彩。大部分圖像用到的顏色數(shù)小于256種，甚至小于128種，因此可以在調(diào)色板中隱藏秘密信息。調(diào)色板圖像的調(diào)色板中最多包含256種顏色，若改變這些顏色的排列順序并相應(yīng)地改變圖像像素數(shù)據(jù)，不會對圖像內(nèi)容造成任何影響。因此隱藏秘密信息最簡單的方法就是重新排列調(diào)色板中的這些顏色，同時修改索引值，但是許多軟件生成的調(diào)色板都是按照亮度和使用頻率排列的，如果在調(diào)色板中打亂顏色會使其毫無隱藏可言。如果調(diào)色板顏色小于128種，可復制一個調(diào)色板，得到一個擴展的調(diào)色板，隱藏0使用原始索引值，隱藏1使用擴展索引值，但是重復顏色的調(diào)色板會引起使用者懷疑。本節(jié)中使用另外一種方法來隱藏信息，對于調(diào)色板中的每一種顏色，可以通過修改顏色的藍色分量（人眼對于綠色分量最為敏感，對藍色分量最不敏感）來增加一種接近的但不完全相同的顏色，這樣就形成一個擴展的調(diào)色板。嵌人算法如下：對調(diào)色板中所有顏色，把像素點的藍色分量增加，然后將這種顏色添加到調(diào)色板中形成一個擴展調(diào)色板。根據(jù)需要嵌入的消息長度，隨機選取隱藏的位置，當嵌入0時，使用原調(diào)色板中的顏色，當嵌入1時，使用擴展后調(diào)色板中的顏色。提取時，需要知道原始調(diào)色板的長度、隨機選擇的種子數(shù)和隱藏的信息數(shù)量，對于選中的像素點，如果使用原調(diào)色板中的顏色，提取信息0，如果使用擴展調(diào)色板中的顏色，提取信息1。

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