《信息内容安全》教学大纲

1、信息内容安全（InformationContentSecurity）课程代码：4261045学分：4学时：48 （其中：课程教学学时：36，实验学时：12）先修课程：计算机安全导论、数字图像处理适用专业：计算机科学与技术教材：数字内容安全原理与应用，清华大学出版社，2012，彭飞等编著开课学院：计算机与软件学院一、课程性质与课程目标（一）课程性质信息内容安全是高等工科院校计算机类相关专业的一门专业方向课程之一。本课程主要研究各种数字内容的安全威胁及安全保护技术，是信息安全的重要理论和实践课程。（二）课程目标课程目标包括知识目标和能力目标，具体如下：课程目标1：理解信息内容安全的内涵和发展概况，

2、理解信息内容安全的基本原理，掌握各种常见的信息内容安全应用技术。课程目标2：能够运用内容安全思维分析问题和解决问题，针对数字内容安全领域的问题，设计可行的解决方案，并能对解决方案进行分析和论证。课程目标3：理解信息内容安全对社会生活各方面的影响。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中的毕业要求指标点1.4和6.3。毕业要求指标点1.4：系统掌握计算机基础理论及专业知识，包括计算机硬件、软件及系统等方面内容，具备理解计算机复杂工程问题的能力，能够运用所学知识进行计算机问题求解。毕业要求指标点6.3：能够评价计算机科学与技术工程专业实践和解决方案对社会、健康、安全、法

3、律以及文化的影响，并理解应承担的责任。课程目标毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求1.4毕业要求6.3二、课程内容及教学要求（按章撰写）本课程教学内容包括：信息内容安全的内涵、密码学、信息隐藏技术、数字水印技术、数字取证原理和技术、文本内容安全、图像技术安全、音频内容安全、视频内容安全等。本课程基本要求是：理解信息内容安全的概念和内涵，掌握流行的密码技术，理解并掌握常见数字内容的安全技术；针对常见的信息内容安全问题，能分析、选择或设计合适的数据结构及算法解决问题。第1章绪论（一）教学内容信息内容安全威胁与起因；信息内容安全技术发展历程；信息内容安全与法律；信息内容安全定义及内涵

4、；信息内容安全与信息安全关系。（二）教学要求了解信息内容安全威胁与起因；了解信息内容安全技术发展历程；了解信息内容安全与法律；理解信息内容安全定义及内涵；掌握信息内容安全与信息安全关系。（三）重点与难点1. 重点信息内容安全定义及内涵、信息内容安全与信息安全关系。2. 难点信息内容安全与信息安全关系。第2章密码学（一）教学内容密码系统模型；古典密码技术；现代对称密码技术；非对称密码技术。（二）教学要求了解密码学发展历史；了解密码学新方向；理解密码系统模型；理解古典密码技术；掌握DES和RC4；了解AES；掌握RSA和ElGamal。（三）重点与难点1.重点DES算法、RSA算法。2.难点密码攻

5、击方式。第3章消息认证与数字签名（一）教学内容单向哈希函数；消息认证码；数字签名技术；消息认证模式。（二）教学要求理解Hash函数基本概念；掌握常见Hash函数及其攻击方法；掌握常见消息认证码的算法；理解数字签名；掌握常见的数字签名体制；了解盲签名和群签名；掌握常见的消息认证模式。（三）重点与难点1.重点SHA系列算法、DSA、消息认证模式。2.难点对Hash函数的攻击及其安全性分析。第4章信息隐藏与数字水印（一）教学内容信息隐藏和数字水印基本概念；信息隐藏技术；数字水印技术；应用与发展。（二）教学要求了解信息隐藏技术的发展历程；了解信息隐藏技术的分类与要求；了解数字水印的框架和分类；了解信息

6、隐藏与数字水印的应用与发展方向；理解信息隐藏技术的基本原理与模型；理解信息隐藏与加密的区别；理解软件水印技术；理解数字水印的攻击方法；掌握空域信息隐藏技术和变换域信息隐藏技术；掌握版权保护数字水印技术；掌握可逆水印技术；掌握内容认证数字水印技术。（三）重点与难点1.重点信息隐藏工作原理、数字水印技术原理。2.难点串的模式匹配运算。第5章数字取证技术（一）教学内容数字取证基本概念；数字取证分类；数字内容篡改取证;数字内容来源取证；数字内容隐秘分析取证。（二）教学要求了解数字取证常用工具；理解数字取证的概念；了解数字取证的分类；掌握数字内容篡改取证方法；掌握数字内容来源取证方法；掌握数字内容隐秘分

7、析取证。（三）重点与难点1.重点数字取证的分类、数字内容取证方法。2.难点数字内容隐秘分析取证。第6章文本内容安全（一）教学内容文本内容安全基本概念；文本加密技术；文本隐写技术；文本水印技术；文本过滤与分类技术；文本隐写分析技术。（二）教学要求了解文本数据的概念、分类及表示；理解文本字符的编码方式；理解文本过滤与分类技术；掌握典型的文本加密方法；掌握常见的文本隐写与文本水印技术；掌握文本隐写分析技术。（三）重点与难点1.重点文本内容编码、文本隐写与水印技术。2.难点文本隐写分析。第7章数字图像内容安全（一）教学内容数字图像内容安全基本概念；数字图像加密技术；数字图像隐写技术；数字图像水印技术；

8、数字图像内容隐写与分析技术。（二）教学要求了解数字图像的概念、分类及特点；了解数字图像的编码方式、处理技术；了解数字图像内容安全的技术分类；理解数字图像内容加密技术；掌握典型的数字图像加密算法；掌握数字图像内容隐写与水印技术。（三）重点与难点1.重点数字图像编码、数字图像加密。2.难点数字图像隐写与水印技术。第8章数字音频内容安全（一）教学内容数字音频内容安全基本概念；数字音频加密技术；数字音频隐写技术；数字音频水印技术；数字音频隐写分析技术；数字音频取证技术。（二）教学要求了解音频的数字表示；了解人类听觉特性；理解数字音频加密技术；理解数字音频水印基本原理；理解数字音频中的常见隐写算法；理解

9、数字音频取证常用算法；掌握常见数字音频水印算法；掌握数字音频的常见隐写分析方法。（三）重点与难点1.重点数字音频编码、数字音频加密。2.难点数字音频水印、数字音频隐写。第9章数字视频内容安全（一）教学内容数字视频安全基本概念；数字视频加密技术；数字视频隐写技术；数字视频水印技术；数字视频隐写分析；数字视频取证。（二）教学要求了解视频的数字表示和压缩编码；了解数字视频内容安全技术分类；理解数字视频加密技术；理解数字视频水印基本原理；理解数字视频中的常见隐写算法；理解数字视频取证常用算法；掌握常见数字视频水印算法；掌握数字视频的常见隐写分析方法。（三）重点与难点1.重点数字视频编码、数字视频加密。

10、2.难点数字视频水印、数字视频隐写。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1BMP图像信息隐藏2验证性必做课程目标12WAV音频的ISB信息隐藏2验证性必做课程目标13DCT域图像水印2验证性必做课程目标14简单扩频语音水印算法2设计性必做课程目标1，25LSB信息隐藏的卡方分析2验证性必做课程目标1，26基于SPA的音频隐写分析2设计性必做课程目标1，2实验1：BMP图像信息隐藏1. 实验目的及要求理解BMP图像文件格式；掌握利用BMP图像文件隐藏信息的原理；实现3种基于24 位真彩色BMP图像的文件信息隐藏方法。2. 实验主要内容在实际的图像数据后隐藏信息；文件

11、头与图像数据之间隐藏信息；在图像文件头和信息头的保留字段中隐藏信息。3. 重难点图像文件头和信息头的保留字段中隐藏信息。实验2：WAV音频的ISB信息隐藏1. 实验目的及要求1) 掌握wav音频文件的数据格式；2）实现基于ISB的wav音频文件信息隐藏方法。2. 实验主要内容读入wav格式的载体音频；将音频转换为二进制比特流；基于LSB算法，将秘密信息嵌入音频文件的数据部分；隐藏信息提取。3. 重难点秘密信息嵌入。实验3：DCT域图像水印1. 实验目的及要求熟悉DCT域图像水印技术；掌握基于DCT 系数关系的图像水印算法原理；实现基于DCT 域的图像水印。2. 实验主要内容读入载体图像并转换为

12、二进制流；利用载体中两个特定DCT 系数的相对大小将秘密信息按位隐藏入连续的像素中；隐藏信息的提取。3. 重难点信息的嵌入和提取。实验4：简单扩频语音水印算法1. 实验目的及要求理解扩频通讯的特点；理解在扩频语音中嵌入水印的原理；实现将水印嵌入扩频音频的算法。2. 实验主要内容选择载体音频；产生水印；产生正交的伪随机序列（PN序列）；选择嵌入强度，在音频中嵌入水印；水印提取。3. 重难点伪随机序列的产生；水印嵌入。实验5：LSB信息隐藏的卡方分析1. 实验目的及要求理解隐写分析概念；掌握隐写分析与数字隐藏和数字水印的关系；掌握基于LSB隐写的分析方法；实现基于图像的LSB卡方分析方法。2. 实

13、验主要内容选择图像文件；基于LSB在图像文件中嵌入秘密信息；对嵌入秘密信息的图像文件进行卡方分析。3. 重难点灰度直方图分布变化分析，隐写可能性计算。实验6：基于SPA的音频隐写分析1. 实验目的及要求理解抽样对分析(Sample Pairs Analysis，SPA)方法的基本原理；掌握使用SPA方法来判断音频文件是否经过LSB隐写的方法；实现基于SPA音频隐写分析的算法。2. 实验主要内容选择音频文件；将秘密信息嵌入到音频载体；利用SPA对音频文件进行隐写分析。3. 重难点基本集的势的计算。四、学时分配及教学方法章教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第一

14、章绪论22讲授、案例、演示课程目标1，2第二章密码学44讲授、案例、自学、实验课程目标1，2第三章消息认证与数字签名44讲授、对比、自学、讨论、实验课程目标1- 3第四章信息隐藏与数字水印628讲授、演示、自学、实验课程目标1，2第五章数字取证技术325讲授、自学课程目标1，2第六章文本内容安全325讲授、案例、演示、讨论、自学、实验课程目标1- 3第七章数字图像内容安全628讲授、案例、演示、讨论、自学、实验课程目标1- 3第八章数字音频内容安全426讲授、案例、演示、实验课程目标1- 3第九章数字视频内容安全426讲授、案例、演示、实验课程目标1- 3合计361648注：1.课程实践学时按

15、相关专业培养计划列入表格； 2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。五、课程考核1. 课程考核方式包括期末考试、平时作业和实验情况考核。考核形式考核要求考核权重备注平时作业及阶段测试课后完成1015个习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握度，计算全部作业的平均成绩再按15%计入总成绩；可让学生查阅资料，了解本课程相关技术发展情况，自主学习并完成。15%根据平时作业得分取平均值或结合平时测试情况实验完成6个实验，主要训练学生应用所学知识构建实验系统，并进行实验的能力，最后按15%计入课程总成绩。15%评分细则见附录1期末考试试卷

16、题型包括选择题、填空题、判断题、应用题、算法题5大类，以卷面成绩的70%计入课程总成绩。其中考核基础知识及应用能力的题占90%；考核能针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法，自主学习，适应发展占比10%。70%期末考试采用闭卷笔试。六、参考书目及学习资料 1. 李建华;李翔;李生红;刘功申;马颖华(著)，信息内容安全管理及应用，机械工业出版社，2010。七、大纲说明1. 主要采用多媒体教学手段，主要知识点板书与多媒体相结合，多种教学手段综合运用。2. 课后共需完成近15道习题作业，以评价学生对所学内容的理解和应用情况。附录1：实验考核方式及评分细则本实验以考查为主，考核的内容包括实验过程的表现（其中包含分析与解决问题的能力）、实验报告的质量等。分析与解决问题的能力采用提问和现场操作的方式进行。实验成绩中出勤、预习占10%，实验过程表现占60、实验报告及思考题占30。成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则对应的毕业要求指标点出勤、预习10%