基于条件熵的多链路到达序列编码隐写分析

网络隐写是一种以计算机网络通信数据为载体的隐蔽通信技术。近年来,研究人员对网络隐写的研究重点由原来的注重隐写可实施性向尽量提高隐写隐蔽性转变,基于多链路到达序列编码的隐写即在此背景下提出,目前尚无有效的检测算法。基于此,分析了基于多链路到达序列编码的隐写方法,然后通过对正常多链路数据流的建模分析,提出了基于条件熵的隐写分析方法。实验结果表明,所提方法在观测窗口达到1 200个数据包时对该隐写具有较好的检测效果。     

基于合成语音的计算安全隐写方法

计算安全的隐写理论很早就被提出,但一直不能用于主流的以多媒体数据为载体的隐写术。原因在于计算安全隐写的前提是可以获得载体的精确分布或可以按照载体分布精确采样,而自然采集的图像、音/视频无法满足这个前提条件。近几年,随着深度学习的发展,多媒体生成技术逐渐成熟且在互联网上的应用越来越普遍,生成媒体成为合理的隐写载体,隐写者可以用正常的生成媒体掩盖秘密通信,即在媒体生成过程中隐写信息,并与正常的生成媒体不可区分。一些生成模型学到的分布是可知或可控的,这将为计算安全隐写推向实用提供契机。以当前广泛应用的合成语音模型为例,设计并实现了计算安全的对称密钥隐写算法,即在音频生成过程中,根据样本点的条件概率,按算术编码的译码过程将消息解压缩到合成音频中,消息接收方拥有相同的生成模型,通过复现音频合成过程完成消息提取。在该算法的基础上进一步设计了公钥隐写算法,为实现包括隐蔽密钥交换在内的全流程隐蔽通信提供了算法支撑,在保证隐写内容安全的同时,还可以实现隐写行为安全。理论分析显示,所提隐写算法的安全性由嵌入消息的随机性决定,隐写分析实验进一步验证了当前技术下攻击者无法区分合成的载体音频与载密音频。     

多媒体隐写研究进展

大数据分析可以跳过数据内容而仅从数据背景挖掘情报,传统的加密通信已经难以满足安全通信的需求。隐写技术是将秘密消息嵌入各种载体(如数字图像、音频、视频或文本)中实现隐蔽通信的技术,是应对大数据情报获取的有效手段,是密码技术的必要补充。人工智能,尤其是深度学习,在计算机视觉、语音和自然语言处理等领域的巨大成功,给隐写术带来了新机遇,提出了新挑战,促使基于图像、音/视频和文本的隐写术出现了一系列新思想、新方法。本文介绍隐写术的概念、分类、主要作用和研究意义,概述隐写术的发展历史、研究近况和应用场景。注意到各类载体上的隐写术虽然有差别,但是其核心追求有共通之处,可以提炼成通用的隐写编码问题。所以本文首先介绍隐写编码的基本思想与关键技术,然后针对最重要和流行的载体、图像、视频、音频和文本,分别介绍隐写术的进展。总体而言,本文从隐写编码、图像隐写、视频隐写、音频隐写和文本隐写5个方面概述隐写术的国际/国内发展现状,总结差异,对比优势和劣势,并分析发展趋势。     

一种针对BitTorrent协议中have消息的隐写分析方法

网络隐写是一种以计算机网络通信数据为载体的隐蔽通信技术。BitTorrent协议的巨大流量使其成为一种极佳的隐写载体，基于BitTorrent协议Have消息的隐写即在此背景下提出，目前公开文献尚无有效的检测算法。基于此，提出了一种基于多特征分类的检测方法。该方法首先提取正常Have消息数据流，接着提取均值、方差与直方图特征，最后基于Adaboost分类器给出了检测结果。实验结果表明，所提方法在观测窗口达到 1 000个数据包时对该隐写的识别正确率可达96%，在检测基于Have消息的隐写时具有良好效果。     

基于脉冲位置参数统计特征的压缩域语音隐写分析

针对依合成分析法编码的压缩语音隐写,提出一种基于脉冲位置参数统计特征的隐写分析方法。以G.729编码的压缩语音为例,分析了载体语音和载密语音脉冲位置直方图和0、1出现概率的不同特点,在此基础上提出直方图平坦度这一特征,并采用脉冲位置修正直方图的平坦度、特征函数质心和方差,以及将码流中。和1出现的概率差作为分类特征,用SVM分类器进行隐写分析。实验结果表明,该方法对于G.729编码的压缩域语音隐写分析检测有较高的准确率。该方法也适用于其它使用依合成分析技术编码的压缩域语音隐写的分析。     

基于隐写编码和Markov模型的自适应图像隐写算法

如何构造大容量、低失真和高统计安全的隐写算法一直是隐写研究的难点和热点.提出一种兼顾感知失真和二阶统计安全的自适应图像隐写算法设计思路.算法将载体各部分的平滑度引入隐写编码的生成过程,自适应地利用一簇隐写编码在载体各部分的合理运用降低载密图像失真度;在隐秘信息嵌入方式上利用基于Markov链模型的动态补偿方法提高载密图像统计安全性;算法对载体最低有效位和次最低有效位进行嵌入以保证嵌入容量.实验表明算法在相同嵌入量下相较双层随机LSB匹配算法以及仅使用一种隐写编码的算法,失真度更低且载体统计分布的改变更小,而在失真度和统计分布改变相近时嵌入容量更大.     

基于浊音特性的语音压缩域隐写分析

语音压缩域中的隐写和隐写分析是一个重要的课题,目前隐写分析主要针对脉冲编码或修改线谱对的算法,对于修改基音周期的隐写则无法检测,提出了一种基于浊音特性的压缩域语音隐写分析算法.浊音具有准周期性,浊音段嵌入隐藏信息后会改变这一性质.根据这一原则,从待测的压缩语音码流中提取出延迟参数,利用层次聚类算法区分清音浊音,在此基础上针对浊音段进行游程检测,判断有无隐藏信息.实验表明,该方法对改变基音周期性的信息隐藏算法具有很好的隐写检测能力.     

基于变步长量化的安全图像隐写

图像隐写通过将信息隐藏在载体图像中进行秘密传送,实现隐蔽通信.提出了VSQS图像隐写算法,利用密钥控制生成高斯序列并取整,用于对经伪随机排列后的图像像素进行变步长量化,根据量化像素与秘密信息之间的关系来修改像素,实现信息的嵌入.同时给出了该算法的一种扩展(称为TLQS隐写).实验结果表明,VSQS和TLQS图像隐写可提供较大的隐藏容量,并能抵抗几种常见的隐写分析方法.     

互联网上常见的图像隐写软件

据初步统计,互联网上已经出现了200多种隐写软件,而且使用这些软件不需要高深的专业知识.在这种情况下,对网上恶意隐蔽通信不设防就会造成严重的安全隐患.对互联网上常见的图像隐写软件进行研究,并根据信息嵌入原理将其分为3类:①基于图像格式的隐写软件;②基于LSB替换的隐写软件;③基于±k的隐写软件.研究结果对于有效攻击这些隐写软件具有重要意义.     

一种以AAC压缩音频为载体的隐写方法

通过对AAC编码原理的研究,提出一种基于MDCT量化系数小值区的秘密信息嵌入方法,从而实现了一种能在AAC压缩文件中隐藏大量秘密信息的隐写算法.算法先部分解码载体AAC文件,根据码表搜索出小值区,再通过码字得到一组量化系数,按规则修改每组的最后一个量化系数,然后进行部分编码得到嵌入后的AAC文件.该隐写算法可实现盲提取,且运算复杂度较低.实验结果表明,算法的嵌入容量较高,具有良好的不可感知性,并具有一定的抗隐写分析性,能够抵抗常用的LSB隐写分析方法以及Harmsen提出的基于加性噪声的隐写分析方法.     

数字隐写模型及形式化描述

为了使数字隐写模型研究与隐写技术研究同步发展,从通用到具体,依次提出3个数字隐写模型,并对各模型进行形式化描述,总结梳理隐写算法的本质原理,以指导隐写技术的进一步发展。首先,针对已有模型无法描述新兴隐写算法的问题,提出一个通用数字隐写模型,以描述当前所有隐写算法;其次,鉴于载体修改式的隐写算法在隐写术研究中的重要地位,提出基于载体修改的加性噪声隐写模型;然后,针对当前主流的图像自适应隐写算法,提出具体的最小化失真的数字图像自适应隐写模型。选取4个典型的隐写算法实例,采用所提隐写模型进行对应描述,以验证所提模型的有效性。     

Notestega: Notes-based Steganography Methodology

ABSTRACT

The wide use of Notes in business, science, education, news, etc., renders Notes attractive steganographic carriers and allows the communicating parties to establish a covert channel that is capable of transmitting messages in an unsuspicious way. The presented Notes-based Steganography Methodology (Notestega) takes advantage of the recent advances in automatic notetaking techniques to generate a text cover. Notestega neither exploits noise (errors) to embed a message nor produces a detectable noise. Instead, it pursues the variations among both human notes and the outputs of automatic notetaking techniques to conceal data. Virtually, it is accomplished in three steps. First, Notestega generates a number of legitimate various notes of the same input. Second, based on a predetermined protocol it picks a particular note, for example, note number 1, 2, or 5. Third, Notestega substitutes some of the text in the selected note with another text taken from the unpicked notes. Such text substitution is carefully done to avoid the introduction of a suspicious pattern while embedding a message. Unlike machine translation and automatic summarizer, automatic notetaking can embed nondirectly related elements to its output including linguistic elements, for example, sentences, words, or abbreviations, and nonlinguistic elements, for example, lines, stars, arrows, or symbols, and thus the generated note-cover (text-cover) has ample room of concealing data. The presented implementation and steganalysis validation of Notestega demonstrate distinct capabilities of achieving the steganographic goal, adequate room for concealing data, and a superior bitrate to contemporary text steganography approaches, which is roughly 7.777%.     

面向可逆图像处理网络的可证安全自然隐写

目的 自然隐写是一种基于载体源转换的图像隐写方法,基本思想是使隐写后的图像具有另一种载体的特征,从而增强隐写安全性。但现有的自然隐写方法局限于对图像ISO(International Standardization Organization)感光度进行载体源转换,不仅复杂度高,而且无法达到可证安全性。为了提高安全性,本文结合基于标准化流的可逆图像处理模型,在隐空间完成载体源转换,同时通过消息映射的设计做到了可证安全的自然隐写。方法 利用目前发展迅速的基于可逆网络的图像处理方法将图像可逆地映射到隐空间,通过替换使用的隐变量完成载体源的转换,从而避免对原始图像复杂的建模。同时,改进了基于拒绝采样的消息映射方法,简单地从均匀分布中采样以获得需要的条件分布,高效地将消息嵌入到隐变量中,并且保证了嵌入消息后的分布与原本使用的分布一致,从而实现了可证安全的自然隐写。结果 针对图像质量、隐写容量、消息提取准确率、隐写安全性和运行时间进行了实验验证,结果表明在使用可逆缩放网络和可逆去噪网络时能够在每个像素值上平均嵌入5.625 bit消息,且具有接近99%的提取准确率,同时隐写分析网络SRNet(st...     

面向无载体信息隐藏的映射关系智能搜索方法

传统的搜索式无载体信息隐藏技术建立在固定的映射规则与庞大的图像库基础上,依赖于复杂的人工特征提取并且需要进行大量搜索来构建合适的图像库。针对这些问题,本文提出了一种面向无载体信息隐藏的基于深度学习映射关系智能搜索方法,该方法从已有图像库出发,基于深度神经网络,自动搜索一套高容量、高覆盖率的映射关系,从而解决传统人工方法存在的传输开销大、图像库建立困难的问题。除此以外,实验表明我们的方法相较于传统无载体方法有更强的鲁棒性。     

多载体信息隐藏安全性研究

分析单载体信息隐藏技术的的特点和局限性,针对单载体信息隐藏的不足,提出一种多载体信息隐藏的理论模型.给出了其工作原理和实现过程,得到了载体的最大有效载荷与载体容量的关系.从信息论的角度对单载体信息隐藏和多载体信息隐藏的安全性进行了分析,并给出了形式化的证明,最后给出了完备多载体信息隐藏系统安全性的约束条件.     

基于多特征的空域替换类图像隐写检测方法

提出一种基于多特征的空域替换类图像隐写检测方法。通过分析空域替换隐写原理,找出空域替换类隐写的共性,分别用位平面纹理相似性和位平面统计相关性以及位平面低比特位随机性来度量和刻画该类隐写对图像位平面问关系属性以及图像位平面属性的影响,由此构建针对空域替换类的隐写检测方法。实验结果表明该方法有效,并具有较高的检测准确性和较强的适应性。     

负载自适应的批量隐写研究

为了进一步提高批量隐写的安全性, 针对以往自适应批量隐写方案的不足设计了一种简单可靠的新方案。首先借助基于随机森林的集成分类器确定当前隐写分析技术下图像的隐写容量, 在此基础上确定各个图像嵌入的信息量, 方案最大程度地利用了载体资源, 并通过对秘密信息进行分割分组进一步增强了安全性。实验结果表明, 隐写容量计算中的安全判定方法准确性高, 在保证低漏检率的同时避免了较高的虚警率, 且运行时间更短。     

图像非加性隐写综述

图像非加性隐写不仅能更好地维持图像元素的分布,而且具有较高的抗检测性能.首先对图像非加性隐写方法进行了梳理,将其分为两大类:非加性失真设计和非加性隐写编码设计.进一步将非加性失真设计总结为3类:基于理论模型、基于修改原则和基于对抗检测的方法,对这些方法进行了对比.最后分析了非加性隐写面临的困难问题和未来的发展思路.