基于DCT的文本信息隐藏设计

基于DCT的文本信息隐藏设计信息技术的飞速发展推动着人类社会步入信息化时代，人们认识世界、了解事物、交换信息的方式也越来越多，从最初的文字，声音等表达方式到通过光、声、电等信号方式更加准确、便捷的传输信息，这些都为信息的传播和利用提供了极大的便利，但是这也使得人们面临着信息安全问题的巨大挑战。

如何保证信息安全的传输，成为了人们面临的一个重要问题。

传统的方法是对消息进行加密，但是随着计算机技术的发展，人们对加密算法进行破译已经不再是不可能的事情，因此，寻找解决信息安全传输问题的方案已经是信息时代人们面临的重要问题之一。

信息隐藏技术提供了解决这一问题的方案。

本文简要的介绍了信息隐藏技术的概念、特点、方法、意义以及发展历史等。

并且运用Matlab进行编程，做了一个基于离散余弦变换（DCT）的文本信息隐藏设计，它主要包括了文本信息的隐藏和提取。

在嵌入秘密信息的过程中将DCT系数分块，结合图像的特性进行分类然后得到秘密信息嵌入的位置。

最后通过这个设计讨论了信息隐藏技术中的系数和性能。

目录摘要 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。

Abstract ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

第一章绪论 (1)1.1 信息隐藏技术的研究背景 (1)1.2 信息隐藏的发展历程 (2)1.3 信息隐藏技术国内外研究现状 (3)1.4本文组织结构 (3)第二章信息隐藏技术 (5)2.1信息隐藏的基本概念及基本原理 (5)2.2信息隐藏的分类 (5)2.3信息隐藏的特点 (6)2.4信息隐藏的应用 (7)2.4.1 信息隐藏的应用领域 (7)2.4.2信息隐藏的应用要求 (8)2.5 本章小结 (8)第三章离散余弦变换 (9)3.1离散余弦变换原理 (9)3.2 DCT与信息隐藏技术 (10)3.2.1信息的嵌入过程 (11)3.2.2 信息的提取过程 (11)3.3 本章小结 (12)第四章基于DCT的文本信息隐藏设计 (13)4.1 Matlab软件简介 (13)4.2 具体实现方法 (13)4.3 信息的嵌入和提取算法 (14)4.3.1 信息的嵌入 (14)4.3.2 信息的提取 (16)4.4 实验结果 (17)4.5 本章小结 (18)第五章参数分析 (19)5.1 设计中的数据说明 (19)5.2 alpha与隐藏不可见性的关系 (21)5.3 安全性分析 (23)5.4 alpha与隐藏鲁棒性的关系 (24)5.5 本章小结 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论网络的推广和普及给人们的生活带来了极大的便利，多媒体信息的传输更加的快捷，人们获得各种数字化的产品，但是人们在享受着这些便利的同时，也对信息传递时的安全性提出了更高的要求，如何去保证信息在安全传递的同时又不会别窃取和篡改等等的攻击已经成为现代网络技术发展所需要解决的重要问题。

最常见也是最古老的方法就是加密，但是随着各项相关技术的发展，人们已经可以破译了，所以说传统的加密方法已经不能满足人们对信息化的要求了，就在人们寻找新的方法时，信息隐藏技术出现了，成为解决这一问题的重要方法。

1.1 信息隐藏技术的研究背景二十世纪就是年代，网络和通信技术飞速发展，世界各地的信息传递变得更加的便捷和频繁。

多媒体技术的应用和各种信息处理技术的发展，使得人们的生活和数字时代紧密的结合在一起。

特别是在互联网技术的发展和普及以后，图像、视频、语音以及数字产品的制作、发布和共享都变得十分的常见。

他们被广泛的应用在人们的生活之中，并且在经济、文化、政治、军事等方面都发挥了十分重要的作用。

现在是一个全球信息网络化和经济一体化的时代，只有掌握了足够多的信息才能运筹帷幄。

但是在这个开放的网络体系下，存在着很多的安全隐患，例如，如何有效的保护互联网上用户的个人信息等问题。

因此，人们在享受信息全球化便利的同时，还要考虑如何去保护企业、政府、军队等的机密文件的安全问题。

信息的全球化和信息安全之间的矛盾日益的突出，引发了人们对于网络安全问题的深思。

以前人们通过加密的机制保护信息，但是加密数据时利用的不可见性暴露了秘密信息的存在，而且随着计算机技术的飞速发展，加密的机制在计算机超强的计算能力下也逐渐暴露出了它的缺陷。

这使得传统的加密机制不能满足人们的使用要求，它的安全问题变得日益的突出[1]。

信息隐藏技术作为一种解决网络信息安全问题的方案受到了信息安全界人士的广泛关注。

信息隐藏技术，即将秘密信息隐藏在公开的非秘密数字载体之中进行传递，观察者或者检测系统无法观察到它的存在，载体可以是图像、语音或者视频文件等等。

信息隐藏技术利用了图像、语音等载体的数据冗余特性以及人类的知觉器官的不敏感性，将秘密信息以一定的编码、调制或者加密方式隐藏在数字载体中[2]。

由于含有隐藏信息的媒体是公开的，而可能的检测者难以从公开的众多信息中判断隐藏信息是否存在，很难截获隐藏信息，从而保证了信息的安全。

现在信息隐藏技术已经被应用到了许多的领域，例如医疗、军事等方面。

信息隐藏技术是一种新型的信息安全技术，它把一个有意义的信息隐藏到载体信息中得到含有秘密信息的载体，非法获得者不知道这个看似普通的载体中是否隐藏了其他的信息，而且即使知道也难以提取或者去除隐藏的信息。

1.2 信息隐藏的发展历程信息隐藏技术是一项古老的技术，可以说有了人类文明开始，人类就有保护秘密信息的想法。

古代的时候人们用暗语或者暗号，这都可以被认为是信息隐藏的一种形式。

十七世纪中叶的时候，出现了密码学和隐写术这两个词，他们都来自与希腊语。

密码学可以理解为是将信息隐藏于其他的信息之中。

隐写术是一门非常古老的艺术，它把秘密消息嵌入在看似普通的信息之中进行传送，来阻止第三方检测到信息。

古代有很多信息隐藏的典故，例如公元前440年有一个叫Histaieus的奴隶用头发掩盖叛乱信息，以及十七世纪的无形墨水，19世纪的微缩胶片这都证明人们一直想将信息隐藏起来。

我国古代的藏头诗也是信息隐藏的一个应用。

例如在我国四大名著中的《水浒传》第61回中，吴用诱使卢俊义将离合诗提于墙上，使卢俊义遭到官府迫害逼上梁山。

他所提的诗如下[3]：卢花潭上有扁舟，俊杰黄昏独自游。

义到尽头原有命，反弓逃难必无忧。

把每一句诗的第一个字连起来就是“卢俊义反”。

古典的信息隐藏可以归结为：把保密信息放在一个指定的位置，然后填一些其他无关的信息，让它表现出和真实信息看起来没有任何关系的形式，从而达到迷惑他人的目的，这也就是现代信息隐藏技术的前身。

而现在随着计算机技术、信息处理技术以及因特网技术的发展，对信息安全也提出了新的更高的要求。

相关技术的不断发展，已经使得信息隐藏技术逐渐成了一门独立的学科，它的研究范围也不断的在扩大，影响力也逐渐的在提升。

现在信息隐藏技术作为一个广泛应用的研究课题，横跨了多媒体技术、图像信息处理、密码学、模拟识别等多个学科领域，吸引了众多的学者投入到这项课题的研究中[4]。

1.3 信息隐藏技术国内外研究现状信息时代的到来使得越来越多的学者投身到对信息隐藏技术的研究之中。

1996年5月，国际上在剑桥大学召开了第一届信息隐藏研讨会，吸引了许多的学术组织。

这次会议主要对信息隐藏的学科分支和部分的英文术语进行了规范和统一，推动了信息隐藏技术和理论的研究，它的成功举办标志着信息隐藏学的正式诞生。

在此后的几年里，陆陆续续的召开了多次会议。

1998年在美国的波特兰召开了第二届信息隐藏研讨会，1999年在德国召开了第三次信息隐藏研讨会。

研究的内容逐渐由空域信息的隐藏转向频率域的信息隐藏，从以数字水印为主的研究逐渐转向数据压缩等全面的理论和应用研究。

1999年12月，我国顺利的召开了第一届全国信息隐藏学术研讨会，这次大会的召开引起了多所研究机构、大学以及安全部门等等的密切关注。

2000年召开了全国第二届信息隐藏学术研讨会，2001年召开了全国第三届信息隐藏学术研讨会。

另外，在2000年国家863计划智能计算机专家组，北京邮电大学信息安全中心和中国科学院自动化研究所一起成功的举办了数字水印技术研讨会，给国内研究信息隐藏技术的工作者提供了很好的交流机会[5]。

现在信息隐藏技术已经发展成为了一个多领域、多学科、多技术交叉的课题，对它的研究存在着很大的科学、学术和商业价值，但是这项技术还存在着很多难点，还没有形成完整的理论体系，虽然说现阶段的信息隐藏技术已经取得了一定的成果，但是相对于信息隐藏技术总体来说，研究还处于初步阶段，还有很多问题有需要解决。

但是随着对这项技术的深入研究，它的潜在价值会慢慢的体现出来，尤其是在数字水印和隐秘通信等方面，它都是密码技术所无法替代的。

1.4本文组织结构本文分为五章，下面对每一张的内容进行简要的介绍。

第一章绪论主要是介绍目前信息隐藏技术的研究背景、意义和国内外现状，并且简要的介绍了一下本文所作的具体工作。

第二章是信息隐藏技术的综述，简单的介绍了信息隐藏技术的概念、分类、特点和应用的领域以及应用时的要求。

第三章介绍了离散余弦变换的原理，以及离散余弦变换在信息隐藏技术方面的应用。

第四章进行了基于DCT的文本信息隐藏的设计，并且展示了设计的最后结果。

第五章对这个设计的性能以及一些参数进行分析，说明了设计中的一些不足。

第二章信息隐藏技术2.1信息隐藏的基本概念及基本原理信息隐藏的实现主要来自于多媒体数据的数据冗余，从听觉、视觉科学和信号处理的角度来看，信息隐藏可以看作是在强背景下叠加一个弱信号的信息，即将秘密信息伪装隐藏在公开的数字载体之中。

秘密信息可以是文字、密码、声音或图像，而数字载体可以是任意的文本、数字图像、音频和视频文件等等。

信息隐藏技术是现代信息技术条件下一种更有效更可靠的信息安全技术[6]。

信息隐藏技术的原理如图2-1所示[7]。

图2-1 信息隐藏的原理框图为了提高隐藏信息的安全性以及可靠性，秘密信息在隐藏前一般都要经过预处理，例如加密、加扰、置乱等。

在这个过程之中，隐藏算法以及相应的提取算法和密钥控制着整个隐藏的过程，这使得检测和提取过程仅有知道算法和密钥的人知道。