信息隐藏备考习题.doc

第一章1 什么是信息隐藏 信息隐藏是把一个有意义的信息隐藏在另一个称为载体C（cover）的信息中得到隐藏载体（Stego Cover）S，多用的载体可以是文字，图像，声音及视频等。2 信息隐藏与密码技术的区别 密码技术主要是研究如何将机密信息进行特殊的编码，以形成不可识别的密文进行传递；而信息隐藏则主要研究如何将某一机密信息隐藏于另一公开的信息中，然后透过公开信息的传输来传递机密信息。3 信息隐藏技术的分类按载体类型分：包括基于文本，图像，声音和视频的信息隐藏技术按密钥分：若嵌入和提取采用相同密钥，则称为对称隐藏算法，否则称为公钥隐藏算法按嵌入域分：主要可分空域（或时域）方法和变换域方法按提取要求分：若在提取隐藏信息是不需要利用原始载体C，则称为盲隐藏：否则称为非盲隐藏，目前主要采用的是盲隐藏技术。按保护对象分：主要可分为隐写术和水印技术4 隐写术与数字水印技术的区别 隐写术的目的是在不引起任何怀疑的情况下秘密传送消息，因此它的主要要求是不被检测到和大容量等。 数字水印是指嵌在数字产品中的数字信号，可以是图像，文字，符号，数字等一切可以作为标记和标志的信息，其目的是进行版权保护、所有权证明、指纹和完整性保护等，因此它的要求是鲁棒性和不可感知性等。5 信息隐藏技术的特点 透明性invisibility 也叫隐蔽性 鲁棒性robustness 是指不因图像文件的某种改动而导致隐藏信息丢失的能力 不可检测性undetectability 指隐藏载体和原始载体具有一致的特性 安全性security 指隐藏算法有较强的抗攻击能力 自恢复性：由于经过一系列操作或变换后，可能会使原图产生较大的破坏，如果只从留下的片段数据仍能恢复隐藏信号，而且恢复过程不需要宿主信号，则可称为所谓的自恢复性 对称性 ：通常信息的隐藏和提取过程具有对称性 可纠错性：为了保证隐藏信息的完整性，使其在经过各种操作和变换后仍能很好地恢复，通常采用纠错编码方法6 图 1.3 信息隐藏和提取系统的模型解释隐藏过程：首先对消息M可以做预处理，这样形成消息M，为加强整个系统的安全性，在预处理过程中也可以使用密钥来控制，然后用一个隐藏嵌入算法和密钥K1把与处理后的消息M隐藏到载体C中，从而得到隐藏载体S提取过程：使用提取算法和密钥K2从隐蔽载体S中提取消息M，然后使用相应的解密或扩频解调等解预处理方法由M恢复出真正的消息M7 信息隐藏算法的空域算法和频域算法 空域算法：是将信息嵌入到随机选择的图像点中最不重要的像素位（LSB）上，可保证嵌的信息是不可见的。LSB算法的主要优点是可以实现高容量和较好的不可见性，但是该算法的鲁棒性差，容易被第三方发现和提取消息，对图像的各种操作都会使算法的可靠性受到影响。 频域算法：该类算法中，大部分算法采用扩展频谱通信技术。先计算图像的离散余弦变换（DCT），然后将水印叠加到DCT域中幅值最大的前k系数上，通常为图像的低频分量。8 信息隐藏技术的应用领域数据保密数据的不可抵赖性数字产品的版权保护防伪数据的完整性第二章9 Lsb空域隐密技术及图像降级概念算法2.1 最不重要位替换的嵌入过程for i=1,.,l(c) dosiciend forfor i=1,.,l(m) do计算存放第i个消息位的指针jiSjicjimiend for算法2.2 最不重要位的提取过程for i=1,.,l(m) do计算存放第i个消息位的指针jimiLSB(cji)end for图像降级：1992年，Kurak和McHugh报道了在高安全级操作系统中的一个安全威胁。这个威胁属于信息伪装技术，它能用于秘密地交换图像，称之为图像降级。图像降级是替换系统中的特殊情况，其中图像既是秘密信息又是载体。给定一个同样尺寸的伪装载体和秘密图像，发送者把伪装载体图像灰度(或彩色)值的四个最低比特替换成秘密图像的四个最高比特。10 二值图像隐藏技术11 DCT域的信息隐秘技术第三章 数字水印12 隐形数字水印主要应用领域 原始数据的真伪鉴别、数据侦测与跟踪、数字产品版权保护13 数字图像的内嵌水印的特点 透明性：水印后图像不能有视觉质量的下降，与原始图像比，很难发现二者的差别 鲁棒性： 安全性：能抵抗各种蓄意攻击，能唯一标识原始图像的相关信息，任何第三方不能伪造他人的水印图像14 水印嵌入系统和恢复系统描述15 水印系统的分类 根据输入输出的种类及其组合可分为三种： 秘密水印（非盲化水印）半秘密水印（半盲化水印）公开水印（盲化或健忘水印）按水印载体分：文本水印，图像水印，音频水印，视频水印按水印用途分：版权保护可见水印，隐藏标志水印等按健壮性的分：鲁棒水印和易损水印按嵌入位置分：空域/时域水印和变换域水印按检测分：盲水印和非盲水印16 数字水印嵌入方法： 基于空间域和基于变换域的方法(P24-P25)17 数字水印应用于哪些领域 用于版权保护水印用于盗版跟踪的数字指纹用于图像认证水印 商务交易中的票据防伪隐蔽标志隐蔽通信及其对抗数字广播电视分级控制第四章 18 二维小波分解技术及三重小波分解技术(P36)19 W-SVD数字水印算法技术(P37)20 C-SVD数字水印算法技术(P38)21相对于W-SVD算法，C-SVD数字水印算法引入混沌的目的是什么，有何改进之处(P38)22 为什么不能对索引图像直接采用C-SVD方法嵌入数字水印？(P42)23 简述索引图像的水印嵌入过程。24 数字水印的检测步骤(1)将原图像进行小波分解，得到低频分量Ca(2)将被检测图像进行小波分解，得到低频分量Ca(3)计算两个低频分量的差值W=Ca-Ca(4)由原图像得到原水印W(5)计算两个水印之间的相关系数(6)根据相关系数判定水印存在与否 25 W-SVD数字水印算法中，参数d/n、对数字水印的影响 结论：d/n的值越趋近于0，其生成的数字水印越接近于原图像，不同初值产生的数字水印之间的相关性越强，水印的检测难度越大；d/n的值越趋近于1，其生成的数字水印越随机，不同初值产生的数字水印之间的相关性越差，水印的检测越准确。 的值为0、1之间的实数，值的大小代表着水印信息在嵌入水印后的图像中痕迹所占比重。的值越接近于1，它所占的比重越大，越接近于0它所占的比重越小。26 数字水印抗JPEG压缩检测结果解释(P48)第五章 27 细胞自动机及基于投票规则的细胞自动机的概念 细胞自动机是能和其他细胞相互作用具有相同可计算功能的细胞的数组。其特征包括；状态（State）、邻居关系（Neighbourhood）和规则（Rules）基于投票规则的细胞自动机：状态：0或1邻居：中心的3*3邻居规则：技术P表示中心的3*3邻居中1的个数，if P5,中心设置为0,否则设置为128 表5.1到表5.7检测结果解释(P58-P62)第六章29 数字指纹的要求及特征 要求：合谋容忍：即使攻击者获得一定数量的拷贝，通过比较这些拷贝，不应该能找到，生成或删除该客体的指纹客体质量容忍：加入标记不容许明显的减少课题的通途好和质量客体操作容忍：如果攻击者篡改客体。除非有太多噪音是客体不可用，否则指纹人能存于客体中，特别地，指纹能容忍有损数据压缩。 特征：隐行性稳健性确定性数据量较大抗合谋攻击能力30 数字指纹系统模型 数字指纹系统有两部分构成，一部分是面向数据拷贝中嵌入指纹的分发子系统，另一部分是用于跟踪非法再分发者的跟踪子系统31 指纹的分类 基于客体分：数字指纹和物理指纹 基于检测灵敏度分：完美指纹，统计指纹和门限指纹 基于嵌入指纹方法分： 基于指纹值分：离散指纹和连续指纹32 叛逆者追踪方案(P68-P69)33 统计指纹方案(P69-P70)34 非对称指纹方案(P70-P71)35 匿名方案(P71-P72)第七章36 无意攻击的常见操作 剪切亮度和对比度的修改增强、模糊和其他滤波算法 放大、缩小和旋转有损压缩在图像中加噪声37 有意攻击的一般分类 伪造水印的抽取伪造的肯定检测统计学上的水印抽取多重水印38 应用中的水印典型攻击 鲁棒性攻击表示攻击解释攻击法律攻击39 数字水印的仲裁过程及根据图7.1 的理解 在发生版权纠纷时第三方对水印真伪进行鉴别的过程。当某作品需要仲裁时，待仲裁作品的所有者须向仲裁者提供水印（如果是非盲化提取水印方案，责所有者还需向仲裁者提供原作品）。仲裁者由计算过程从待仲裁作品中计算出待仲裁作品的特征值W，然后由比较过程将原作品特征值W和待仲裁作品W相比较，根据其相似情况与阈值相比较得出仲裁结果 40 解释攻击及根据图7.2描述解释攻击 属于协议层的攻击，它以设计出一种情况来阻止版权所有者的断言为目的。作者A创造作品Pa，然后编码并注册一个水印Wa，得到嵌入水印的作品Pa*=Pa+Wa，并将其公开当发生版权纠纷，需要对Pa*进行仲裁时，A向仲裁者J提供Pa和Wa，J根据Pa*，Pa和Wa执行仲裁水印过程，从而确定Pa*中是否有A的水印Wa攻击者B编码并注册另一个水印Wb，然后申明Pa*是他的作品，并向仲裁者提供原作品Pb=Pa*-Wb仲裁者J得出结论：若A为原作者，Pa为原作品，Pa*上嵌有水印Wa，Pb上嵌有水印Wa-Wb；若B为原作者，Pb为原作品，Pa*上嵌有水印Wb，Pa上嵌有水印Wb-Wa41 抗解释攻击的三种方法时机制戳:主要用于数字签名,防止某些只能使用一次的签名文件被重复使用或签名的否认公正机制：利用公正机制来解决解释攻击引起的版权纠纷单向水印技术：消除水印嵌入过程中的可逆性。 第八章42 影响数字水印性能的因素 嵌入信息的数量水印嵌入强度数据的大小和种类秘密信息43 MSE,SNR,PSNR的定义及编程实现，三者对图像感知质量评估存在低估与高估的差错44 图8.1图8.4中图形反应的水印性能的评价(P84-P85)第九章 45 根据图9.3描述DHWM协议中水印的加载过程和水印的验证过程。 加载水印的过程：( 1)CO 和TTP 采用Diffie-Hellman 密钥分配协议产生一个共享密钥K- IM;( 2) TTP安全保存好IM- ID,CO- ID,D,和KIM;( 3)CO 利用K- IM将水印嵌入。 验证过程：(1)AQUARELLE系统的用户提交图像IM*,IM-ID和CO-ID给TTP；(2)TTP检测水印，并返回YES或者NO46 根据图9.4描述DHWM协议水印易遭受中间人攻击的原因 在CO-TTP和user-TTP之间同时应用中间人攻击，可以冒充TTP；实行两次中间入攻击，TTP可以被别有用心的攻击者冒充。47 DHWM协议的缺点 容易被中间人攻击 信道中传输的是明文信息，很不安全，攻击者可以窃听到IM-ID，CO-ID，D等信息 没有CO-ID的任何信息，且没有管理机制，没有在网络环境下唯一标识一个独立实体数字证书，这就为一些不法分子提供了方便，不法分子可能欺骗用户 可以冒充是TTP48 根据图9.6描述此协议交互过程CO产生随机数X，并把X发给TTPTTP产生随机数Y，并计算出K=gXY mod p，这里K就可以作为用来加载水印的蜜钥，然后对X,Y签名，并用K加密签名，即EK（SB（X,Y),l连同Y一起发给COCO接受Y，计算K=gXY mod p，DK（EK（SB（X,Y)），验证TTP的签名，并把EK（SA（X,Y),EK(IM-ID,CO-ID)一同发给TTPTTP解密得到IM-ID,CO-ID等信息，验证CO的签名第十章49 设计软件水印需要考虑的三个问题 要求的数据率：相对于程序的大小，水印最大的长度是多少 载体程序的存在形式：程序是中间层结构的虚拟机代码还是直接执行的二进制代码 可能的攻击模型：会遇到何种形式的防水印攻击50 静态水印：代码水印 数据水印的概念 静态水印存储在可执行应用程序里数据水印:存储于任何其他的部分，如头信息、字符串部分、调试信息等。代码水印：存储于可执行代码的指令部分51 动态软件水印：Easter Egg水印、数据结构水印、和执行踪迹水印的概念 Easter Egg水印：当程序的输人为一特别的值I时，水印相关的代码段将被激活，通常该代码会显示版权信息和不可预见的图像。主要问题是水印易于被定位 动态数据结构水印：当程序的输人为一特别的值I时，把水印嵌入程序的状态(全局变量、堆栈数据)中。当I对应的代码执行完后，检查当前变量值提取水印信息。具体实现可以在调试状态下执行程序，提取水印。相对于Easter Egg水印，数据结构水印在特定输入条件下由于没有水印相关结构输出，且提取过程和原应用程序无关，具有一些优秀的性质。但是，其同样易受迷惑攻击。 执行踪迹水印：当程序的输人为将别的值I时，水印将嵌入程序的执行踪迹中，如指令或地址，通过监视程序执行的地址踪迹或执行的操作序列的性质来提取水印。易受迷惑转化、代码优化等多种攻击第十一章52 数字资源、数字权益、数字权益管理的概念 数字资源是指数字形式的任何内容、服务和资源 数字权益是指创建、发行、使用和管理数字资源的权益 数字权益管理是指标定、描述、监督执行和管理数字资源的一系列软