数据水印的评价指标

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信息安全概论-张雪锋-习题答案

信息安全概论-张雪锋-习题答案(共6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--信息安全概论--课后习题参考答案主编：张雪锋出版社：人民邮电出版社第一章1、结合实际谈谈你对“信息安全是一项系统工程”的理解。

答：该题为论述题，需要结合实际的信息系统，根据其采取的安全策略和防护措施展开论述。

2、当前信息系统面临的主要安全威胁有哪些答：对于信息系统来说，安全威胁可以是针对物理环境、通信链路、网络系统、操作系统、应用系统以及管理系统等方面。

通过对已有的信息安全事件进行研究和分析，当前信息系统面临的主要安全威胁包括：信息泄露、破坏信息的完整性、非授权访问（非法使用）、窃听、业务流分析、假冒、网络钓鱼、社会工程攻击、旁路控制、特洛伊木马、抵赖、重放、计算机病毒、人员不慎、媒体废弃、物理侵入、窃取、业务欺骗等。

3、如何认识信息安全“三分靠技术，七分靠管理”答：该题为论述题，可以从人事管理、设备管理、场地管理、存储媒介管理、软件管理、网络管理、密码和密钥管理等方面展开论述。

第二章1、古典密码技术对现代密码体制的设计有哪些借鉴答：一种好的加密法应具有混淆性和扩散性。

混淆性意味着加密法应隐藏所有的局部模式，将可能导致破解密钥的提示性信息特征进行隐藏；扩散性要求加密法将密文的不同部分进行混合，使得任何字符都不在原来的位置。

古典密码中包含有实现混淆性和扩散性的基本操作：替换和置乱，这些基本操作的实现方式对现代密码体制的设计具有很好的借鉴作用。

2、衡量密码体制安全性的基本准则有哪些答：衡量密码体制安全性的基本准则有以下几种：（1）计算安全的：如果破译加密算法所需要的计算能力和计算时间是现实条件所不具备的，那么就认为相应的密码体制是满足计算安全性的。

这意味着强力破解证明是安全的。

（2）可证明安全的：如果对一个密码体制的破译依赖于对某一个经过深入研究的数学难题的解决，就认为相应的密码体制是满足可证明安全性的。

关于图象质量评价指标PSNR的注记

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广东工业大学学报
第 21 卷
视觉感知方法[3] . 由于人眼分辨亮度差异的能力与背景亮度有关 ,在宽阔的常用背景亮度变化
范围内 ,人眼的 JND 为常数 ;当背景亮度较强或较弱时 ,人眼的分辨能力减弱 ,即 JND 增大. 该方法基于此原理达到对图象质量定量测量的目的.
基于视觉兴趣的图象质量评价方法的思想是将图象分为感兴趣区 ( ROI ,Region of Interest)
Okomoto 等[6] 提出了客观感知方法 :三维信噪比 (3D2SNR) 方法[6] ,这种方法是在考虑了视觉
时空频率响应和视觉掩盖效应的基础上由普通的 SNR 形成的. 时空频率特性 W (μ, v ,f ) 是由空
间频率特性 Ws (μ, v) 和时间频率特性 WT ( F) 相乘而得
Ws (μ, v) = 2. 46 (0. 1 + 0. 25f ) exp ( - 0. 25f ) ,
数据收集起来用以解释高层感知 ,此过程称为组合. 最后提出了 MPQM 度量法. 考虑到注意力
集中和观看距离的影响 , 这种度量以三维序列块为基础进行计算 , 其从本质上说 , 就是用
Minkowski 求和法把通道输出的幅值结合在一起 ,按照失真的程度 ,予以相应的指数加权. 一个
给定序列块的实际失真 E 可按下式计算 :
理解 ,能大致反映图象质量. 一般情况下 , PSNR 的值高的图象质量相对较高 ,通常 ,当 PSNR 值
在 28 以上时 ,图象质量差异不太显著 ,当高于 35～40 时 ,则肉眼分辨不出差异.
PSNR 是目前用于图象质量评价的最常用的指标 ,被错用的情形也不少. 如文献 [ 3 ] 中 ,将
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数字水印技术综述

数字水印技术综述【摘要】本文介绍了数字水印技术的基本原理。

并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述，同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析，最后指出数字水印今后的研究方向。

【关键词】数字水印；水印原理；水印算法；水印应用１什么是数字水印所谓数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。

比如我们通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。

水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。

水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。

这样的水印不占用额外的带宽，是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。

２数字水印的特点一般认为数字水印应具有以下特征：（1）鲁棒性：水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。

（2）知觉透明性：数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。

（3）水印容量(水印的位率)：数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。

（4）安全性：水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的，数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。

对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。

（5）实现复杂度低：数字水印算法应该容易实现。

在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。

（6）确定性：数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。

信息技术教案：批量制作技能证书

教学过程一、教师引导学生阅读学校举办“工匠杯”技能节的官方宣传文件中所提出的制作要求、并展示相关案例学校举办“工匠杯”技能节，每个同学根据自己所学的专业，参加一项技能考核，学校向每个取得合格及以上等第者颁发“工匠杯”技能证书。

证书包含以下信息：参赛者的姓名、照片、身份证号、参加考核的时间、技能类别、技能等第（技能等第分为优秀、良好、中等、合格）。

下图是×× 职业学校颁发的技能证书。

二、学生根据课前准备，思考任务中的知识点、技能点、教师总结、补充：1、了解技能证书的基本结构，自主分析证书中哪些内容是相同（即固定）的，哪些内容是变化（即不固定）的。

2、什么是邮件合并。

3、划分主文档和数据源文档，将相同的内容归并为主文档，变化的内容归并为数据源文档。

4、准备数据源文档。

三、知识点加油站1、邮件合并邮件合并需要两个文档：一个是包括所有文件共有内容的主文档，一个是包括变化信息的数据源文档。

使用邮件合并功能在主文档中插入数据源中的信息，用户可以将合并后的文件保存为docx 文档，也可以将其以电子邮件的形式发出。

用邮件合并产生的批量文件既不会重复，也不会遗漏，而且格式统一。

2、邮件合并数据源邮件合并数据源可以是WPS 表格或Excel 表格中的工作表，也可以是WPS 文字或Word 文档、文本文档，还可以是Access 文档、MS SQL Server 数据库，即能够被SQL 语句操作控制的数据就可以作为数据源。

常用的有xls、doc、txt 或docx、xlsx 文档。

3、邮件合并域邮件合并域姓名、部门等占位符称为邮件合并域。

在主文档中插入的邮件合并域，域名称总是由尖括号“< >”括住，如“< 姓名>”。

这些尖括号不会显示在合并的文档中。

只是帮助区分主文档中的域和普通文本。

WPS文字或Microsoft Word中域名称对应用户选择的数据文件中的列标题（即字段名）。

《信息隐藏技术》复习资料

《信息隐藏技术》课程期末复习资料《信息隐藏技术》课程讲稿章节目录：第1章概论什么是信息隐藏信息隐藏的历史回顾技术性的隐写术语言学中的隐写术分类和发展现状伪装式保密通信数字水印信息隐藏算法性能指标第2章基础知识人类听觉特点语音产生的过程及其声学特性语音信号产生的数字模型听觉系统和语音感知语音信号的统计特性语音的质量评价人类视觉特点与图像质量评价人类视觉特点图像的质量评价图像信号处理基础图像的基本表示常用图像处理方法图像类型的相互转换第3章信息隐藏基本原理信息隐藏的概念信息隐藏的分类无密钥信息隐藏私钥信息隐藏公钥信息隐藏信息隐藏的安全性绝对安全性秘密消息的检测信息隐藏的鲁棒性信息隐藏的通信模型隐藏系统与通信系统的比较信息隐藏通信模型分类信息隐藏的应用第4章音频信息隐藏基本原理音频信息隐藏LSB音频隐藏算法回声隐藏算法简单扩频音频隐藏算法扩展频谱技术扩频信息隐藏模型扩频信息隐藏应用基于MP3的音频信息隐藏算法 MP3编码算法MP3解码算法基于MIDI信息隐藏MIDI文件简介MIDI数字水印算法原理第5章图像信息隐藏时域替换技术流载体的LSB方法伪随机置换利用奇偶校验位基于调色板的图像基于量化编码的隐藏信息在二值图像中隐藏信息变换域技术DCT域的信息隐藏小波变换域的信息隐藏第6章数字水印与版权保护数字水印提出的背景数字水印的定义数字水印的分类从水印的载体上分类从外观上分类从水印的加载方法上分类从水印的检测方法上分类数字水印的性能评价数字水印的应用现状和研究方向数字水印的应用数字水印的研究方向第7章数字水印技术数字水印的形式和产生数字水印框架图像数字水印技术水印嵌入位置的选择工作域的选择脆弱性数字水印技术软件数字水印技术软件水印的特征和分类软件水印简介软件水印发展方向音频数字水印技术时间域音频数字水印变换域音频数字水印压缩域数字水印音频数字水印的评价指标音频水印发展方向视频数字水印技术视频水印的特点视频水印的分类第8章信息隐藏分析隐写分析分类根据适用性根据已知消息根据采用的分析方法根据最终的效果信息隐藏分析的层次发现隐藏信息提取隐藏信息破坏隐藏信息隐写分析评价指标信息隐藏分析示例LSB信息隐藏的卡方分析基于SPA的音频隐写分析第9章数字水印的攻击数字水印攻击的分类去除攻击表达攻击解释攻击法律攻击水印攻击软件一、客观部分：（一）单项选择题：1.下列关于回声隐藏算法描述不正确的是( )。

水印攻击

水印攻击1、数字水印攻击概述1、1数字水印参数为了讨论数字水印的攻击问题，需要了解水印的一些特征参数。

（1）负荷容量对一个给定的水印算法，负荷容量就是可以嵌入的水印比特数,有时也称为Message Size。

负荷容量与水印系统的容量是有区别的，系统的容量指理论容量或信道容量(Channel capacity)，是系统所固有的。

负荷容量本身没有意义，它与嵌入粒度、误码率（BER）一起定义了整个水印系统的允许容量。

在固定的水印嵌入粒度条件下，负荷容量与鲁棒性是一对矛盾。

在固定的水印嵌入粒度和误码率条件下，负荷容量与不可见性是一对矛盾。

（2）嵌入粒度水印嵌入粒度定义为可以嵌入并可以在一定误码率下提取出水印的最小原始数据的尺寸。

当嵌入粒度取得较小时有较大的水印容量。

Mosaic攻击就是利用把图像分割成小于嵌入粒度阈值的小块的方法来破坏水印的同步性。

（3) 复杂性复杂性是指某一水印算法的计算负荷，更具体的说就是完成算法所需要的运算数。

复杂性与运算速度或时间是有区别的。

在有些水印算法中嵌入和提取水印的复杂性是不对称的。

（4) 视觉质量用户在嵌入一个不可见水印后通常关心两种视觉质量，即嵌入水印后图像的视觉质量VQ1和水印图像受到攻击后的视觉质量VQ2。

用户希望VQ1越高越好，也就是水印具有不可见性。

另一方面，用户希望VQ2越低越好，即受到攻击后水印图像视觉质量很差，不再具有盗版的商业价值。

（5) 检测可靠性有些水印算法在确定媒体中是否含有水印中采用了假设检验的方法。

这时检测可靠性可以由误检率(False Positive)和漏检率(False Negative)来评定。

误检率是指在没有水印的媒体中检测出有水印的概率，漏检率是指有水印但没有检测出来的概率。

（6) 鲁棒性鲁棒性是指水印图像经过一些正常的信号处理操作和恶意攻击后水印仍具有较好的可检测性。

这些改变包括数据压缩、图像增强、几何变换、噪声干扰等。

鲁棒性要求如果要去除水印，必须对原图作较大改动，甚至破坏原图的可视质量，使其失去应用价值。

3数字水印攻击实验

图4.1.81数字水印嵌入方案
(2)水印恢复系统的输入为：已经嵌入水印的数据、私钥或公钥、原始数据或原始水印(取决于添加水印的方法)，输出的是水印W，或者某种可信度的值，它表明了所考查数据中存在给定水印的可能性。水印恢复方案如图4.1.82所示。
图4.1.82数字水印恢复方案
(二)常用实现方法
目前提出的数字水印嵌入方法基本分为两类：基于空间域和基于变换域的方法。
(2)选择载体图片。
(3)选择要隐藏的水印文件。
(4)输入密码，以便之后可以提取图片。
(5)点击“生成”按钮，生成包含水印的图片。
(6)点击“确定”按钮，弹出嵌入水印前后载体图片对比窗口。
注意：记录嵌入水印后图像路径。窗口无法完全显示，请最大化后记录。
(二)水印提取
(1)点击“浏览”按钮，选择需要提取水印信息的图像文件。
实验评语
实验成绩
教师签名
二、水印攻击
(一)攻击方法分类
对含水印图像的常见攻击方法分为有意攻击和无意攻击两大类.水印必须对一些无意的攻击具有鲁棒性，也就是对那些能保持感官相似性的数字处理操作具备鲁棒性，常见的操作有：剪切、亮度和对比度的修改、增强、模糊和其它滤波算法、放大、缩小和旋转、有损压缩、在图像中加噪声；通常假定在检测水印时不能获得原始产品。下面是有意攻击的一些分类：
三、实验原理
一、数字水印技术
(一)数字水印概述
数字水印技术是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号。被嵌入的记号通常是不可见或不可察觉的，但是通过一些计算操作可以被检测或被提取。水印与原数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，成为不可分离的一部分。
所有嵌入水印的方法都包含两个基本的构造模块：水印嵌入系统和水印恢复系统。

数字水印技术常见置乱算法的分析

其通过在原始数据中嵌入水印信息来保证该数据的所有权或完整性，从而有效抵制对数字作品的盗版或篡改等。

本文对三种常见置乱算法（Arnold、Logistic、伪随机序列）进行了介绍，并总结了它们之间的差别。

数字水印技术为其提供了一个很好的解决方法。

在数字水印技术中，为了更好的隐藏水印图像，引入了图像置乱算法，即将原始图像位置错乱，而像素值不做改变。

理论上，水印图像越错乱，越能更好的保护水印图像信息。

目前，数字水印技术中比较常见的置乱算法有Arnold算法、混沌序列算法、伪随机序列算法。

1 Arnold置乱1.1 Arnold图像置乱原理Arnold变换俗称猫脸变换，是Arnold VJ在遍历了理论的研究之后提出来的。

其基本原理是将图像看作是平面区域上的一个二元函数Z=F（x，y），（x，y）R（R是一个矩阵），用一系列二元函数值来表征图像的特征信息。

考虑到在日常通信中，用数字信号来承载图像信息，可以将函数Z=F（x，y）看作是一个二维的离散矩阵，矩阵中的每一个像素点都与元素所在的行列对应。

也就是说用具有相关性的一类特殊矩阵来表示离散化的数字图像，利用公式1对这一矩阵进行变换之后可以得到新的矩阵，以此来实现对图像的置乱处理。

假定在图像中用函数f（x，y）和点（x，y）代表图像的像素位置，使用公式1将点（x，y）变换到一个新的位置点（x’，y’）。

数字水印技术中，需要对水印进行预处理。

在处理过程中增加Arnold变换进行置乱的水印图像.在提取水印或者检测水印阶段需要使用Arnold变换进行准确高速地复原。

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数据水印的评价指标
数据水印评价指标是对数据水印算法及其嵌入和提取性能的综合评价，旨在衡量算法的安全性、透明性、鲁棒性和可靠性等方面。

通常，数据水
印评价指标包括感知性能、鲁棒性、容量、抗攻击性和安全性等方面。

1.感知性能：数据水印嵌入不应对数据质量、主观感知和数据使用产
生明显的影响。

这需要数据水印在图像、音频或视频等媒体类型上能够尽
可能隐藏且难以察觉。

评价指标包括嵌入率和感知质量等。

2.鲁棒性：数据水印应具备一定的鲁棒性，即对于各种可能的攻击能
够具备一定的抵抗能力。

评价鲁棒性可以通过引入各种攻击手段，例如噪
声添加、滤波、压缩、剪切、旋转等，来测试数据水印的提取性能。

3.容量：数据水印的容量反映了在保持数据质量的前提下可以嵌入的
水印信息的大小。

高容量的数据水印可以在相同的嵌入强度下提供更多的
信息，然而容量的增加可能导致更明显的主观质量下降。

4.抗攻击性：评价数据水印算法抵御各种攻击手段的能力，包括针对
性攻击（例如裁剪、滤波、锐化等），非针对性攻击（例如压缩、旋转等）以及恶意攻击（例如水印复制、删除等）。

抗攻击性越强，数据水印越难
以突破和破坏。

5.安全性：数据水印算法应具备一定的安全性，防止恶意攻击者通过
水印信息推断原始数据或篡改水印信息。

数据水印应能够抵御各种信息隐
写和隐蔽传输的攻击。

此外，还有一些特殊需求情况的评价指标，如多媒体密钥与多媒体数
据水印的共存性，多媒体数据水印与多种隐私保护攻击手段的共存性等。

对于特定领域的数据水印应用，如医疗图像、地理信息、金融数据等，还
需要根据需求提出适用于该领域的评价指标。

综上所述，数据水印评价指标旨在综合衡量数据水印算法在感知性能、鲁棒性、容量、抗攻击性和安全性等方面的性能表现，以及特定领域需求
下的可行性。

通过评价指标的量化分析，可以更好地选择和优化数据水印
算法，提高数据水印的应用价值和效果。