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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 防御性隱寫：一種對(duì)抗隱寫分析的新方法
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 在本文中，作者通過在隱寫圖片中引入逆向加性噪聲，使隱寫分析器對(duì)隱寫信道的前提假設(shè)無效化，從而提高隱寫信道的安全性。作者還提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)流的最優(yōu)隱寫算法，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可在不增大掩體圖片與隱寫圖片間海明距離(Hamming Distance)的情況下有效降低信息嵌入帶來的統(tǒng)計(jì)性失真，且該算法支持全局交互的失真函數(shù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文為信道中存在被動(dòng)態(tài)監(jiān)聽者的隱寫通信系統(tǒng)給出了一種提高隱寫安全性的新策略。這種防御性隱寫系統(tǒng)引入了一種能夠打破檢測函數(shù)對(duì)信道前提假設(shè)的逆向加性噪聲，使檢測函數(shù)無效化，從而提高隱寫通訊的安全性。批處理隱寫分析并未在本文中被考慮。相反，本文中所有的檢測函數(shù)都假設(shè)為是獨(dú)立且無記憶的。除了分析Cachin定義的隱寫安全的局限性，LSB匹配嵌入被作為特例用來具體討論本文提出的防御性隱寫策略。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過打破檢測函數(shù)對(duì)隱寫信道的前提假設(shè)，隱寫系統(tǒng)的安全性可被有效提高，雖然該過程可能增加掩體與隱寫圖片間的相對(duì)熵。作者提出的另一種基于網(wǎng)絡(luò)流的最優(yōu)隱寫算法根據(jù)罰函數(shù)修正嵌入操作，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性失真的最小化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠在不同的嵌入率下，將失真保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 在本文中，作者通過在隱寫圖片中引入逆向加性噪聲，使隱寫分析器對(duì)隱寫信道的前提假設(shè)無效化，從而提高隱寫信道的安全性。作者提出的基于網(wǎng)絡(luò)流的最優(yōu)隱寫算法將嵌入過程看作為狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中的像素流；而最優(yōu)嵌入就是在限定條件下找到該網(wǎng)絡(luò)的最小成本流，其中成本對(duì)應(yīng)失真函數(shù)的增量。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作者首先討論了統(tǒng)計(jì)恢復(fù)的局限性，解釋了隱寫過程中保持隱寫圖片與掩體圖片統(tǒng)計(jì)分布一致的不必要性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作者說明了在掩體圖片源保持私密的前提下，相對(duì)熵與隱寫安全并不是必然相關(guān)的。作者提出的基于網(wǎng)絡(luò)流的最優(yōu)隱寫算法將嵌入過程看作為狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中的像素流，實(shí)現(xiàn)隱寫過程對(duì)像素點(diǎn)的批處理，可大大降低全局交互失真函數(shù)的優(yōu)化成本。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本文提出的方法可應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)安全性或隱秘性要求較高的隱寫通信，數(shù)字水印等信息隱藏的領(lǐng)域。相較于統(tǒng)計(jì)恢復(fù)，該方法可在不降低隱寫容量的情況下有效提高隱寫信道的安全性。作者提出的基于網(wǎng)絡(luò)流的最優(yōu)隱寫可對(duì)全局交互的失真函數(shù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)嵌入，且以像素流為單位的優(yōu)化過程可有效控制運(yùn)算成本。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文介紹了一種用于對(duì)抗隱寫分析的新方法。其名為防御性隱寫。作者針對(duì)統(tǒng)計(jì)恢復(fù)的局限性進(jìn)行了討論，解釋了保持隱寫圖片與掩體圖片統(tǒng)計(jì)分布一致的不必要性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在掩體圖片源保持私密的前提下，相對(duì)熵與隱寫安全并不是必然相關(guān)的。針對(duì)此發(fā)現(xiàn)，作者通過在隱寫圖片中引入逆向加性噪聲，使隱寫分析器對(duì)隱寫信道的前提假設(shè)無效化，從而提高了隱寫信道的安全性。
獲獎(jiǎng)情況
- 本申報(bào)作品英文原稿"Defensive Steganography: A Novel Way against Steganalysis"以及作者其他4篇相關(guān)論文已被相應(yīng)會(huì)議錄用，將分別由Springer LNCS, IEEE, IEEE CS, AMR出版，并被EI, ISTP 檢索。
鑒定結(jié)果
- 根據(jù)教育部科技查新工作站(Z05)給出的檢索報(bào)告，未發(fā)現(xiàn)有與該論文要點(diǎn)相同的報(bào)道（后附檢索報(bào)告書）。
參考文獻(xiàn)
- T. Pevny, et al.: Information Hiding, 12th International Conference, LNCS, 161, (2010) R.K. Ahuja, et al.: Prentice Hall (1993). C. Cachin: Information Hiding, 2nd International Workshop, LNCS, 1525 (1998). A. D. Ker, et al.: In Media Watermarking, Security, and Forensics 2011. J. Fridrich, et al.: In 13th Information Hiding Conference, 2011.
同類課題研究水平概述
- 上世紀(jì)90以來，信息隱藏作為信息安全的重要課題越發(fā)受到國際學(xué)術(shù)界的重視。無論是針對(duì)多媒體產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印還是用于基于不可靠信道機(jī)密通信的隱寫，公開發(fā)表的論文都逐年上升。 隨著信息隱藏技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的信息都使用各種數(shù)字文件作為掩體，通過隱寫算法在其中嵌入秘密信息，在互聯(lián)網(wǎng)上傳播。這些隱寫算法并不會(huì)改變原始掩體的文件大小、也不會(huì)產(chǎn)生人類感官能夠察覺的改變。同時(shí)，也有越來越多的人因這些機(jī)密信息的重要性，嘗試使用各種隱寫分析方法對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽，嘗試截獲、甚至提取接入在掩體文件中的隱寫信息。 研究者指出，許多隱寫檢測方法都是通過檢測隱寫掩體的統(tǒng)計(jì)異常來判斷文件是否包含嵌入信息的，因此在隱寫信息的嵌入過程中，可以通過對(duì)嵌入信息的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行補(bǔ)償來增強(qiáng)隱寫掩體對(duì)特定隱寫檢測方法的防御能力。然而補(bǔ)償算法可能會(huì)擴(kuò)大對(duì)源載體的改寫范圍，也有研究者可通過使用編碼方法提高嵌入效率（嵌入位數(shù)與單位失真的比）提高隱寫安全性。 面對(duì)層出不窮的隱寫算法和隱寫檢測方法，許多傳統(tǒng)的信息論的方法都不再適用。無論是隱寫算法還是隱寫檢測的基本框架都需要進(jìn)一步完善。 本作品對(duì)普通隱寫系統(tǒng)進(jìn)行了防御性擴(kuò)展，定義了防御性隱寫的基本框架 [附件1]。網(wǎng)絡(luò)流算法被用于對(duì)嵌入噪聲進(jìn)行全局優(yōu)化 [附件2-4]，已實(shí)現(xiàn)最優(yōu)嵌入。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)隱寫方法大規(guī)模應(yīng)用，作者還提出了通用的隱秘通訊協(xié)議 [附件5]。
