水印攻击和隐写分析
数字水印攻击及对策分析
数字水印攻击及对策分析【摘要】数字水印技术作为数字媒体版权保护的重要手段越来越引起人们的重视。
文章讨论了数字水印的概念、特征, 重点介绍了数字水印的鲁棒性及影响数字水印鲁棒性的因素，总结和分析了数字水印主要攻击方式并提出相应的应对措施。
【关键词】数字水印；简单攻击；同步攻击；削去攻击；混淆攻击【 abstract 】 digital watermarking technology, as the essential protecting method of digital media copyright protection, has drawn more and more attention from the public. in this paper, the concept and features of digital watermarking were analyzed in details, among which the robustness of digital watermarking and factors that affect it were introduced in special stress. in addition, the main type of attack of digital watermarking was discussed and some corresponding solutions were given as well.【 keywords 】 digital watermarking; simple attacks; synchronization attacks; removal attacks; ambiguity attacks 1 引言随着多媒体技术和互联网的迅猛发展，网上的数字媒体应用正在呈爆炸式的增长，越来越多的知识产品以电子版的方式在网上传播。
数字水印的攻击方法
解释攻击法
在一些水印方案中，可能存在对检测出 的水印的多个解释。例如，一个攻击者 试图在同一个嵌入了水印的图像中再次 嵌入一个水印，该水印有着与所有者嵌 入的水印相同的强度，由于一个图像中 出现了两个水印，所以导致了所有权的 争议。此类攻击往往要求对所攻击的特 定的水印算法进行深入彻底的分析。
合法攻击法
稳健性攻击—分析攻击法
分析攻击法包括在水印的插入和检测阶 段采取特殊的方法来擦除和减弱图像中 的水印。这类攻击往往是利用了特定的 水印方案中的弱点来进行攻击。
表达攻击
这类攻击有别于稳健攻击之处在于它并 不需要去除数字水印产品中嵌入的水印， 它是通过操纵内容而使水印检测器无法 检测到水印的存在。 例如：表达攻击可以简单的通过不对齐 一个嵌入了水印的图像来愚弄自动水印 检测器，实际上在表达攻击中并未改变 任何图像的像素值。
水印算法是公开的，因此，算法的安全 性依靠于内容相关的或无关的秘钥及算 法本身的特性，攻击者无法得到秘钥， 就无法擦除水印。
Thanks for listening
这类攻击与前三类都不同，前三类可 归类为技术攻击，而合法攻击则完全不 同。它得益于关于版权及数字信息所有 权的法律的漏洞和不健全，对一些版权 在法律中可能有不同的解释，是法庭怀 疑数字水印方案的有效性的能力。 因此应健全相关法律条例和公证制度， 把数字水印作为电子证据应用版权的仲 裁。
抵抗攻击的方法
数字水印的攻击方法
数字水印的攻击方法有哪些？
稳健性攻击
直接攻击，擦除水印 而不影响图片的使用
表达攻击
通过操作使水 印检测器无法 检测到水印的 存在
解释攻击
在图像中再嵌入一 个与原水印相同强 度的水印，以至于 对其所有权进行争 议
信息隐藏技术在网络安全中的实用案例分析
信息隐藏技术在网络安全中的实用案例分析隐写术是一种通过隐藏信息在外观上看起来像普通数据的技术。
通过在图片、音频、视频等媒体文件中嵌入隐藏信息，可以实现信息传递的隐蔽性。
在网络安全领域中，隐写术可以用于防止信息泄露，保护机密数据。
例如，一些军事组织可以利用隐写术将敏感信息隐藏在图片中，并通过网络传输，以防止情报被敌方获取。
此外，隐写术还可以用于数字版权保护。
在数字媒体传输过程中，使用隐写术嵌入数字水印，可以追踪和识别未经授权的复制行为。
数字水印是一种将特定信息嵌入到数字媒体中的技术。
它可以用于验证文件的真实性和完整性，并提供数字版权保护。
在网络安全中，数字水印可以用于保护重要文档的真实性，并防止篡改和伪造。
例如，在电子合同和电子票据中嵌入数字水印，可以确保文档的完整性，并提供法律证据。
此外，在数字媒体传输中，数字水印可以被用来追踪侵权行为，识别盗版和非法复制。
数据加密是一种让通信双方的数据变得不可读的技术。
它可以保护数据免受未经授权的访问和窃取，并确保数据在传输过程中的机密性。
在网络安全中，数据加密可以用于保护敏感数据的机密性，例如用户的个人信息、银行账户信息等。
例如，在电子商务中，用户利用加密通信与在线商家进行交互，确保交易信息的保密性，并防止黑客攻击和恶意窃取。
此外，加密技术还可以用于保护网络通信的安全性，例如虚拟私人网络（VPN），通过对通信数据进行加密，实现安全的远程访问和通信。
综上所述，信息隐藏技术在网络安全中有着广泛的应用。
隐写术可以防止信息泄露、保护机密数据；数字水印技术可以用于版权保护和追踪侵权行为；数据加密可以保护数据的机密性和通信的安全性。
随着网络威胁的不断增加，信息隐藏技术将继续发挥重要的作用，成为网络安全的重要保障措施。
信息隐藏的重要分支——数字水印和隐写术
３ ３ ５ 水 印 容 量 ： 在 单 位 时 间 或 一 幅 作 品 中 能 嵌 ． ． 指
权 给 予 了 高 度 重 视 。 这 种 背 景 下 ， 门 新 兴 的 交 叉 在 一
学 科 信 息 隐 藏 学 应 运 １ 生 。１ ９ 『 ｉ ｉ ９ ６年 ５ 在 英 国
一
数 字水 印 技 术是 一 种 信 息 隐藏 技 术 ， 是 通过 它 定的算 法将 秘密 信息 嵌入 到数 字产 品 （ 图像 、 如 音
序 列号 、 权标 志 或者跟 产 品有 关的 信 息 。 版
３ ２ 数 字 水 印 系 统 的 基 本 框 架 和 原 理
以 不 引 起 检 查 者 的 注 意 。 而 『 于 隐 藏 后 消 息 的 外 部 ｆ ｌ
表 现 的 只 是 普 ｊ 消 息 的 外 部 特 ． 并 不 改 变 普 通 Ⅱ ｉ 故
ｌ 引 言 随 着 计 算 机 网 络 技 术 和 数 字 媒 体 技 术 的 迅 猛 发
蔽 。信 息隐藏技 术 包括掩 蔽 信道 、 名通 信技 术 、 匿 隐 写 术 、 字 水 印 技 术 、 字 指 纹 、 下 信 道 和 低 截 获 数 数 阁
展 和 普 及 ， 媒 体 信 息 的 交 流 已 经 达 到 丁 前 所 未 有 多
或 不 可 察 觉 的 ， 能 通 过 一 些 专 用 的 俭 测 器 或 阅 读 只
器 才 可 以 被 俭 测 或 者 被 提 取 。 这 些 信 息 可 以 是 用 户
数 字 信 号 的 感 觉 冗 余 ， 保 密 信 息 隐 藏 于 一 非 保 将
密载体 （ 像 、 频 、 频 、 道 甚 至整 个系统 ） ， 如 视 音 信 巾
成 、 印 嵌 入 、 Ｅ 检 测 和 提 取 以 及 水 印 攻 击 。其 基 水 水 ｝ Ｊ
一种数字地图水印的应用领域和攻击方法研究
未经授权的检测是指未经授权试图检测水 印是否存在或
者解码水印信息。这种攻击也称为隐写分析。 在没有检测器和水 印密钥 的情况下，攻击者即使不能解 数字水 印有着广 阔的应用前景。版权保护是数字水 印发 只要能检测水 印是否存在， 就 已经对水印系统 的 展的源动 力，它也是数字水印的一个重要应用领域 。此外数 码水 印信息， 字水 印还应用在 多个方面 ， 主要包括 ： 所有者鉴别、 所有权验 安全构成威胁 。攻击者可 以有 目标的破坏载体图像信 息，使 证、 操作跟踪 、 内容认证 、 拷 贝控制 、 设备控制 、 安全通信和广 得合法接 受者也没法 回复正确 图像信息。同样，在没有检测 器和水印密钥 的情况下 ，根据含水 印作品在特征子空 间会暴 播监视 。 么他们就 能确定带水 印作品的拥有者 ，甚至 实在作 品被使用 了可消除文本版权标识的方法后 。 （ ２ ） 所有权验 证。数字水 印不仅能够鉴别版权所有者 ， 而 且能够证 明实 际所有者 。为了达到所有者身份验证所需的安 全级别 ， 可能必须要限制检测器 的使用程度 。 （ １ ） 所有者鉴别。作 品的使用者如果拥有水印检测器 ， 那 露 水 印信 息 的 思想 ，解 码 水 印信 息 也 是 可 能 的 。在 水 印算 法 的设计中， 应该能防止 未经授权 的检测和解码水 印信息， 使得 所设计的水印系统能够安全 的抵抗这种类型的攻击 。
到水印， 例 如 去 除攻 击 、 几 何 攻 击 和 密 码 攻 击 。 一般 情况 下 ，
一 种 是 水 印 已经 被 去 除 ； 另一 种 是 水 （ ５ ） 控制拷贝。 控制拷贝的主要 目的是防止人们制造有版 这种 攻 击 方 式 包 括 两 种 ： 但 是 当 前 的检 测 器 无 法检 测 到水 印 ， 只 能通 过 改 进 权 内容 的 非法 副 本 。 在 作 品 的副 本 中 安装 水 印检 测 器 ， 无 论 什 印还 存 在 ， 么时候在输入 中检测到禁止拷 贝的水印， 设备都会禁止拷贝。 检测器后才能检测 出水 印。
利用信息隐藏技术保护军事情报数据的可行性(六)
利用信息隐藏技术保护军事情报数据的可行性引言：随着科技的迅速发展，信息安全问题日益突出，特别是对于军事情报数据的保护显得尤为重要。
在军事活动中，情报信息是决定胜败的关键，如果这些情报数据泄露给敌人，将给国家安全带来巨大风险。
因此，利用信息隐藏技术来保护军事情报数据成为一种可能的解决方案。
一、信息隐藏技术概述信息隐藏技术是一种将数据嵌入到其他不易引起怀疑的载体中，以实现隐蔽传输的方法。
它通过在载体中嵌入（隐藏）秘密信息，使得未经授权的用户无法察觉到其存在。
常见的信息隐藏技术包括隐写术和水印技术。
1. 隐写术隐写术是一种将秘密信息嵌入到其他看似正常的信息中，使其在视觉、听觉等方面不易察觉。
通过合理的选择载体和嵌入算法，可以在不引起怀疑的情况下传输军事情报数据。
隐写术具有隐蔽性强、鲁棒性好的特点，对于军事情报数据的保护具有重要意义。
2. 水印技术水印技术是一种将特定信息嵌入到数字载体中的方法。
通过嵌入密钥和算法，可以保证信息的完整性和不可篡改性。
军事情报数据可以通过水印技术进行标记，以确保其来源和完整性，从而提高信息传输的可靠性。
二、利用信息隐藏技术保护军事情报数据的优势信息隐藏技术与传统的数据加密方法相比，具有以下优势，从而增加了保护军事情报数据的可行性。
1. 隐蔽性信息隐藏技术在不影响载体原始数据的基础上，将军事情报数据嵌入其中。
嵌入后的数据与原始载体数据无明显差异，很难被未经授权的用户发现，从而实现了数据的隐蔽传输。
2. 防御保障传统的加密方法一旦密钥泄露，数据就会面临被破解的风险。
而信息隐藏技术在加密的同时，还可以将数据分散嵌入到不同的载体中，即使部分数据被发现，仍无法还原出完整的情报内容，从而增加了军事情报数据的安全性。
3. 可视化信息隐藏技术不仅可以应用在数字载体中，还可以在图像、音频和视频等多媒体领域发挥作用。
通过在多媒体数据中隐藏军事情报数据，可以提供直观的展示和审查方式，增强数据的可视化和交流效果。
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。
信息安全中的隐写与水印技术研究
信息安全中的隐写与水印技术研究随着互联网的迅猛发展，信息安全的重要性越来越受到人们的关注。
人们在传输和存储信息时，需要采取一些手段来保护其安全性和完整性。
而隐写和水印技术则是信息安全领域中常用的两种技术手段，本文将对这两种技术进行研究和分析。
一、隐写技术的基本原理与分类隐写技术是指在载体（如图片、音频或视频）中隐藏秘密信息的一种技术。
其基本原理是通过对载体进行一系列的变换和处理，将秘密信息以一种看不见或不易察觉的方式嵌入到载体中。
这样，在外部观察时，载体看起来和原始载体没有任何区别，只有掌握秘密信息的人才能提取出其中的信息。
根据隐写技术的嵌入位置和嵌入方式的不同，可以将其分为空域隐写和频域隐写两大类。
空域隐写是指直接在载体的像素或样本中嵌入秘密信息，常见的方法有最低有效位（LSB）替换、置乱和量化等。
而频域隐写则是通过对载体进行变换，将秘密信息嵌入到频域中。
这种方法相对于空域隐写更为复杂，但也更具有鲁棒性和隐藏性。
二、水印技术的原理与分类水印技术是指在数字媒体中嵌入一定的可见或不可见标记，用来识别归属或保护版权的一种技术。
其基本原理是通过对载体进行一系列的处理，将水印信息嵌入载体的特定位置或特定频率范围中。
与隐写技术不同的是，水印技术的目的并不是隐藏信息，而是提供一种可检测和可识别的标记。
根据水印的特性和嵌入方式的不同，可以将其分为可见水印和不可见水印两大类。
可见水印是指将透明或半透明的标记嵌入到载体中，使其可以直接被人眼观察到。
常见的可见水印包括公司或品牌的标志、版权信息等。
而不可见水印则是将标记以不易察觉的方式嵌入到载体中，除非采用特定的方法进行提取，否则很难被发现。
三、隐写与水印技术在信息安全中的应用隐写技术在信息安全中有着广泛的应用。
例如，在网络传输中，通过将加密后的秘密信息嵌入到图片或音频中，可以更好地保护信息的安全性。
此外，在实际生活中，隐写技术也可以被用于犯罪活动，如恐怖分子或间谍组织使用隐写技术传递秘密信息。
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• 【实验目的】 • 【实验环境】 • 【原理简介】 • 【实验步骤】
【实验目的】
• 了解水印攻击的基本概念。掌 握Stirmark工具的安装和使用 方法，使用Stirmark工具对某 种水印算法进行攻击，验证该 水印算法的性能，并对攻击结 果进行相应的分析。
【实验环境】
2.添加测试图像集
• 为在配置文件中指定测试图像集， 需在[ImageFolders]节点下将 Folder n指定为测试图像集文件夹 相对于输入文件夹的相对路径，n 是文件夹序号，例如： [ImageFolders] Folder1=Image/Set1 • 然后生成一个嵌入水印信息的图像， 并将其保存在 Media/Input/Images/set1目录下。
5.执行测试程序
• Stirmark基准测试程序使用3个参数作为命 令行选项，各参数的含义如下： • 数字水印算法库文件：程序缺省的设置是 EmbedDLL.dll； • 配置文件包含了运行测试时各参数，同时也 可以为不同的数字水印应用程序使用不同的 配置，文件使用的默认配置文件为 SMBsettings.ini； • 日志文件：用于导出结果，默认的日志文件 是SMBReport.log。 • 打开Dos命令行，进入Stirmark的安装目录， 然后进入Bin\Benchmark，在目录下执行 Benchmark SMBsettings.ini EmbedDLL.dll SMBReport.log。
3.选择测试类型
• Stirmark基准测试程序包含了大部分常用测 试方法，如JEPG 压缩、几何变换等，同时 也保留了相应的扩展接口，用户可自定义新 的测试。 • Stirmark基准测试程序通过配置文件来定义 测试和设置测试参数。通过修改Profiles中 的SMBsettings.ini设定测试类型，用户也 可自定义ini文件。 • 在SMBsettings.ini文件中选择测试类型为： Test_PSNR、Test_AddNoise、Test_JPEG、 Test_ConvFilter、Test_SelfSimilarities、 Test_RotationCrop、Test_RotationScale、 Test_Affine。
• (1) 统 • (2) • (3) • (4) WindowsXP或Vista操作系
Stirmark软件 S-tools工具 Ultraedit编辑软件
【原理简介】
• 对水印的性能建立合理的评估方法和 基准是数字水印研究的一个重要内容。 在对水印系统进行性能评价的过程中， 需要对水印系统进行一系列的攻击， 以测试其性能，这些攻击是指一个水 印系统在实际使用过程中可能会遭受 的有意或无意的各种攻击。有意的攻 击是指为了去除水印而采取的各种处 理方法，这种攻击往往是恶意的；无 意的攻击是指含水印的载体在使用的 过程中不可避免的受到诸如有损压缩、 噪声影响的处理。
6.阅读日志文件，观察结果
• 执行程序无误后得到日志文件 SMBReport.log，打开日志文件，查 看执行结果。
7.提取攻击后的水印信息
• 从Media\output\images\set1 目录下找到 watermarkedlena_ROT_90.bmp 文件，表示该文件被旋转90度。 • 采用第三章DCT水印提取算法 提取水印信息，该图像隐藏的 水印信息是1234567CAB。携密 载体被旋转90度后，提取的水 印信息是乱码，表示该算法不 能抵抗旋转攻击。
6.2 LSB信息隐藏的卡方分析
• 【实验目的】 • 【实验环境】 • 【原理简介】ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• 【实验步骤】 • 【思考题】
【实验步骤】
• • • • • • • 1.安装Stirmark软件 2.添加测试图像集 3.选择测试类型 4.初始化参数 5.执行测试程序 6.阅读日志文件，观察结果 7.提取攻击后的水印信息
1.安装Stirmark软件
• Strimark解压缩后得到Bin、Media、 Profiles、sources四个目录和说明 文档。执行文件(Bin)目录包含基准 测试程序(Benchmark)目录和水印算 法库文件(Libraries)目录，其中 Benchmark目录中包含Stirmark基准 测试可执行程序和测试输出的日志文 件。配置文件（Profiles）目录包含 测试所需配置文件，Stirmark基准可 执行程序的命令行可以指定配置文件。 媒体集（Image）目录包含了输入 Input文件夹和输出Output文件夹。
4.初始化参数
在SMBsettings.ini文件中设置初始化参数： • a、Test_PSNR，起始值为0，终止值为100，步进 为50 • b、Test_AddNoise，起始值为10，终止值为50， 步进为20 • c、Test_JPEG，质量因子为15，25和35 • d、Test_ConvFilter，使用高斯滤波 • e、Test_SelfSimilarities，使用rgb色系，r，g 通道，交换攻击 • f、Test_RotationCrop,旋转角度为-5,0.75,10 • g、Test_RotationScale,旋转角度为-5,0.75,10 • h、Test_Affine，x轴不变，y轴坐标为x轴坐标的 0.05倍与y轴坐标之和，再固定向上平移1个单位； x和y都变化
• 水印测试主要是从水印鲁棒性角度来考 虑，也即当水印在遭受各种攻击后仍能 提取水印，但目前并没有一个统一的测 试标准，大部分测试标准都只能针对某 一种水印算法。为了得到一个统一的水 印测试标准，很多学者和组织进行了水 印测试标准基准方面的研究，英国剑桥 大学的Fabien Petitcolas设计一个通用 的水印基准测试软件StirMark，该工具 已经变成数字水印领域使用最为广泛的 水印技术评测工具。Stirmark可从多个 方面来评测水印算法的鲁棒性，模拟多 种水印攻击手段来测试水印的鲁棒性。