信息隐藏技术在网络安全中的应用探究

信息隐藏技术及其在网络安全中的应用

随着互联网的迅速发展，网上提供服务越来越丰富，人们如今可以通过因特网发布自己的作品、重要信息和进行网络贸易等，但是随之而出现的问题也十分严重：如作品侵权更加容易，篡改也更加方便。因此如何既充分利用因特网的便利，又能有效地保护知识产权，已受到人们的高度重视。信息隐藏技术作为网络安全技术的一个重要新兴课题，内容涉及数据隐藏、保密通信、密码学等相关学科领域，作为隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段，正得到广泛的研究与应用。

一、信息隐藏基本概念和特征

信息隐藏技术是利用载体信息的冗余性，将秘密信息隐藏于普通信息之中，通过普通信息的发布而将秘密信息发布出去，可以避免引起其他人注意，从而具有更大的隐蔽性和安全性，十分容易逃过拦截者的破解。

信息隐藏的特征主要有鲁棒性、不可感知性、安全性、无歧义性、隐藏能力等。其中鲁棒性是指抗拒各种信号处理操作和恶意攻击的能力，在隐蔽载体不产生明显降质的前提下，所隐藏的信息仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。无歧义性是指数字水印所确定的版权信息能够被惟一确定地鉴别，不会发生多重所有权的纠纷，以判定数字作品的真正所有者。在满足鲁棒性和不可感知性的前提下，信息隐藏容量足够大。

信息隐藏和信息加密都有着显著的区别。信息加密是利用单钥或双钥密码算法把明文变换成密文通过公开信道送到接收者手中。非授权者无法获知保密信息的具体内容，却能意识到保密信息的存在。信息隐藏则使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。

密码术和信息隐藏技术不是互相矛盾、互相竞争，而是相互补充的技术，他们的区别在于应用的场合不同，对算法的要求不同，但在实际应用中需要互相配合。将加密技术融合到信息隐藏技术中来，并将信息隐藏中数字水印的经典算法加以改进也融合进信息隐藏技术，可使整个信息隐藏过程达到理论上的最高安全级别。

信息隐藏的基本模型分为四个阶段：预处理阶段、嵌入阶段、传输阶段和提取阶段。如下图。

电子信息系统中的信息隐藏技术研究

第一章：引言

在当今信息时代，随着电子信息系统的快速发展，人们对信息安全的需求越来越迫切。信息隐藏技术作为信息安全领域的研究热点之一，得到了广泛的关注和应用。本文将对电子信息系统中的信息隐藏技术进行深入研究和探讨。

第二章：信息隐藏技术概述

2.1 信息隐藏技术定义和分类

信息隐藏技术是通过对源数据进行某种变换或嵌入操作，实现将待隐藏的信息嵌入到载体数据中的技术。根据隐藏信息的形式和嵌入位置的不同，可以将信息隐藏技术分为基于隐写术和基于数字水印两类。

2.2 隐写术

隐写术（Steganography）是一种通过隐藏信息实现保密通信的技术。它利用了数字媒体数据中的冗余，将待隐藏的信息嵌入到载体数据中，在视觉或听觉上对人类观察者几乎是不可察觉的。隐写术常被用于保护机密信息的传输和存储，具有较高的安全性。

2.3 数字水印技术 数字水印技术（Digital Watermarking）通过在数字媒体数据中嵌入特定的标记或水印，实现对该数据的鉴别、认证、版权保护等多种功能。数字水印技术的特点是嵌入信息后对于载体数据的质量影响较小，鲁棒性较强。

第三章：信息隐藏技术的关键问题

3.1 隐写分析与检测

隐写分析与检测是信息隐藏技术研究中的关键问题之一。由于隐写术的隐蔽性，对于隐藏信息的检测一直是一个挑战。研究人员通过分析嵌入数据的统计特征和潜在的隐藏位置等方法，进行隐写术的检测和分析。

3.2 隐写术鲁棒性

隐写术的鲁棒性指的是对数据处理操作的容忍程度，例如压缩、裁剪、滤波等。隐写术往往需要在各种各样的处理操作下仍能保持较好的隐蔽性。因此，提高隐写术的鲁棒性成为信息隐藏技术研究的重要方向。

3.3 数字水印抗攻击性

数字水印技术在应对攻击时需要具备一定的抗攻击性。常见的攻击手段包括加噪声、滤波、裁剪等，这些操作可能会破坏数字水印的可提取性。因此，提高数字水印技术的抗攻击性也是信息隐藏技术研究的重点之一。 第四章：应用领域与挑战

信息技术应用研究　计算机光盘软件与应用　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＣＤ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌ　ｉｃａｔｉｏｎｓ　２０１２年第３期　

有关信息加密技术在计算机网络安全中的应用研究　王佳煜　（上海理想信息产业（集团）有限公司，上海２０１３１５）　摘要：信息加密技术是保障计算机网络安全的关键技术。本文将信息加密技术分为一般技术（对称和非对称加密技　术）和新技术（数字签名、信息隐藏和量子加密技术等），并对其在计算机网络安全中的应用进行了较为深入的探讨。　关键词：信息加密技术；网络安全；算法；密钥　’　中图分类号：ＴＰ３９３．０８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７－９５９９（２０１２）０３—００２２—０２　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｗａｎｇ　Ｊｉａｙｕ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｄｅａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｌｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１３１５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　ａｎｄ　ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ａｎｄ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ，ｅｔｃ．），ａｎｄ　ａ　ｍｏｒｅ　ｉｎ—ｄｅｐｔｈ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ；Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；Ｋｅｙ　随着信息化时代的来临，计算机网络在经济、政治和军事等　各个领域得以运用。但是计算机网络是一个开放的虚拟空间，随　着其应用领域的扩大，计算机网络的脆弱性和潜在威胁逐渐凸显，　信息安全问题也日益受到人们的关注。信息安全问题关系到一个　国家的经济、政治、文化和国防安全，所以各国纷纷开发计算机　网络安全的防护技术，信息加密技术也应运而生。　一、信息加密技术概况　信息加密技术是指为了确保所获得的电子信息数据的完整性、　真实性和可靠性，而应用某种或某些数学、物理原理，对电子数据　信息在储存和传输过程进行保护，并防止信息泄漏或篡改的技术。　信息加密的过程就是通过加密系统把原始的数字信息（明文），按　照加密算法变换成与明文完全不同得数字信息（密文）的过程　。　所以，一套完整的信息加密技术系统一般包括以下几个要素。　（１）明文：即原始的信息数据；　（２）密文：经过加密后的信息数据；　（３）加密方式：要加密传输中的数据流，一般采用链路加密、　节点加密和端到端加密三种方式；　（４）加（解）密算法：是指密文和明文之间实现置换或转换　的规则和步骤，ＤＥＳ算法、ＲＳＡ算法和ＩＤＥＡ算法是目前信息数据　通信中最为常用的三种加密算法；　（５）密钥：是指信息数据加密（由明文变密文）和解密（由　密文变明文）过程中使用的可变参数，它直接影响信息数据加密　和解密的结果。　二、一般信息加密技术及在计算机网络安全中的应用　随着计算机网络安全日益受重视，为保护网络安全的信息加　密技术也显得愈为重要。一般常见应用于计算机网络安全保护的　信息加密技术包括对称加密技术与非对称加密技术。　（－－）对称加密技术　也叫做私钥加密技术，在计算机网络安全上一般应用于电子　邮件的加密，以确保电子邮件的信息传输安全。它的突出特点在　于对数据信息进行加密和解密的密钥是相同的，也就是说解密密　钥可以从加密密钥中推算出来，反之亦然。在对电子邮件的通信　过程进行加密时，邮件发送方首先利用加密算法（一般是ＤＥＳ算　法和ＩＤＥＡ算法）把明文加密得到密文，然后将密文通过网络发送　给接收方，邮件接收方接到密文后，利用解密算法重新得到原明　文，最终使得邮件沟通得以完成。这种加密技术简单快捷、也难　以破译，所以较为常用；但是，对称加密技术也存在不能验证邮　件发送人和接收人身份、双方同时获知密钥困难等问题。　（二）非对称加密技术　又称公私钥加密技术，是指对信息的加密和解密采用不同密　钥的一种加密技术，一般在计算机网络安全上主要应用于数字签　名和身份认证等信息交换领域。在非对称加密体系中，密钥被分　解为一对（即公开密钥和私有密钥），这对密钥中任何一把都可以　作为公开密钥（加密密钥），通过非保密方式向他人公开，而另一　把作为私有密钥（解密密钥）加以保存　。在利用非对称加密技术　对网络通信双方进行身份认证时，发信方往往利用收信方的公钥　将明文加密（一般用ＲＳＡ算法和美国国家标准局提出的ＤＳＡ算法）　成密文，然后发送给收信方，在收信方收到密文后，必须以自己　的私钥来解密信息，从而获取明文。由于私钥由用户个人小心保　护，所以采用这种技术后，计算机网络的安全性将大大增强，也　能确保获取信息的用户的身份；但是，由于需要强烈的数学运算　程序，所以非对称加密的速度非常慢，有时甚至需要几个小时。　（三）消息摘要以及完整性鉴别技术　（１）消息摘要技术分析。信息加密技术中的消息摘要就是具　有一对一的信息或者文本值。其通过一个单向Ｈａｓｈ加密函数就消　息发生作用进而产生　信息发送人如果运用自身私有的密钥对摘　要实施加密，那么能称其为消息的数字签名。接受者对消息发送　者发送的信息通过密钥实施解密。消息在传输的时候要是进行改　变，接收者经过分析对比两种摘要，就能确认信息在传输的时候　是否发生改变。在一定程度上信息摘要确保了信息传输的完整性。　（２）完整性鉴别技术分析。对于完整性鉴别技术，其为满足　保密的要求，通过对身份、口令、密钥以及信息数据等项实施鉴　别。事先进行相应参数的设定，在输入特征之后，系统自动的对　其进行对比分析，进而实现对信息的加密以及对数据的保护　（四）存储加密技术以及传输加密技术　（１）存储加密技术分析。为了减少甚至避免信息数据在储存　的时候产生外泄，应该对信息存储进行加密。密文存储及存取控　制就为存储加密技术的两种表现形式，前者主要是通过对加密算　法的转换、加密模块的设定与附加密码等形式进行实现。后者更　倾向于对资格、权限等进行审查以及限用，通过辨别用户进而对　其是否具有合法性作出判断。　（２）传输加密技术分析。线路加密和端一端加密是传输加密　技术的两种主要形式，通过对信息数据流在传输过程中的加密，　实现对数据加密的目的。对于线路加密，其指对各个线路通过进　行不同加密密钥的设置达到加密的效果，但是线路加密对信源和　信宿安全的忽略，成为了线路加密的弊端。对于端一端加密，其　是信息在发送端发送时自动加密，并进入ＴＣＰ／ＩＰ信息数据包，　然后以不可阅读或者不可识别的信息数据传送到互联网中，当这　些数据信息安全的到达目的地之后，就自动的被重组、解密，并　形成可读的信息数据。　一

计算机与网络创新生活　网络技术　

信息隐藏技术研究及应用　

朱建忠　

（福建广播电视大学福建福州３５０００３）　

【摘要】信息隐藏技术是网络信息安全领域一个新的研究热点。本文系统阐述了信息隐藏技术的概念、模型、分类及其特　性；分析了几种典型的信息隐藏算法；描述了信息隐藏在现实中的主要应用——数字水印；最后指出了信息隐藏技术今后的发　

展方向。　【关键词】信息隐藏信息安全数字水印　中图分类号：ＴＰ３９３．０８文献标识码：Ａ文章编号：１ｏ０８—１７３９（２０１０）１５—６５—５　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｈｉｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＺＨＵ　ＪｉａＩ１一ｚｈｏｎｇ　

（Ｆｕｊｉａｎ　Ｒａｄｉｏ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ　Ｆｌｌｊ　３５０００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈｏ￣ｐｏｔ　ｉｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｍｏｄｅｌ，ｔｙｐｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｈａｖｅ　ｓ￣ｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｈａｖｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｗａｔｅｒｍａｒｋ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ａｐｐｔｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｈａｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｆｉｒ　，ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｒ￣ｅａｒｃｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｈａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｗａｔｅｒｍａｒｋ　

１引言　

随着互联网的发展普及，网络信息的交流已达到了前所　未有的深度和广度，其发布形式也愈加丰富了。人们如今也可　以通过因特网发布自己的作品、重要信息和进行网络贸易等，　但是随之而出现的问题也十分严重：如作品侵权更加容易，篡　改也更加方便。因此如何既充分利用因特网的便利，又能有　效地保护知识产权，已受到人们的高度重视。通常人们认为通　信的安全问题可以通过加密来实现，但实际上这并不能解决　问题。因为传统的加密系统在数据传输过程中可以起到保护　作用，但是数据一旦被接收并解密，其保护作用也随之消失。