博弈論在信息隱藏中的生存能力研究.pdf

1、信息隱藏的研究主要集中在隱寫術和數(shù)字水印兩個分支。隱寫術和數(shù)字水印是兩個不同的研究方向，但它們的相同點都是將秘密信息隱藏到多媒體中，都希望對多媒體不造成明顯影響，從這一層面講，隱寫術和數(shù)字水印的核心是一致，本文將水印信息等同為秘密信息。隱寫術的對立面――隱寫分析攻擊―從多媒體中非法提取隱藏的秘密信息（如Chandramouli團隊研究成果能夠提取擴頻和QIM隱寫的秘密信息等），根據(jù)Chandramouli研究結果，攻擊者很容易破壞隱寫分

2、析攻擊提取的秘密信息，希望達到既破壞秘密信息又不影響到多媒體正常使用的目的。水印保護的多媒體具有一定的商業(yè)價值，這將引起攻擊者利用隱寫分析攻擊提取嵌入水印以及破壞部分隱寫分析攻擊提取的嵌入水印，對嵌入水印形成了威脅，必將影響到水印的應用和推廣。
　　針對攻擊者利用隱寫分析攻擊對嵌入水印非法提取以及破壞部分隱寫分析攻擊提取的水印信息，根據(jù)水印的嵌入和攻擊（包括無意攻擊和隱寫分析攻擊）具有對抗性的特征，應用博弈理論建模這一對抗問題，對

3、無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印魯棒性進行了深入研究。本文的主要創(chuàng)新點歸納如下：
　　1．提出了水印攻防系統(tǒng)模型。該模型利用博弈理論建模水印的嵌入和攻擊對抗性問題，以水印受到無意攻擊和攻擊者攻擊而不能滿足水印應用需求的破壞為支付函數(shù)，當水印受到的破壞滿足嵌入者希望嵌入水印受到的破壞最小和攻擊者希望嵌入水印受到的破壞最大條件時，尋求嵌入者和攻擊者博弈的納什均衡解，均衡解是評估無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印魯棒性的基礎。
　　2．給出

4、了一種無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印生存能力的分析方法。根據(jù)嵌入者和攻擊者的均衡解，利用嵌入水印經(jīng)無意攻擊和攻擊者攻擊后已破壞的水印與存活的水印成反比，定義了水印生存能力。水印生存能力能有效地評估無意攻擊和攻擊者對嵌入水印的破壞，反映了嵌入水印抵抗無意攻擊和攻擊者破壞的能力，實驗表明水印生存能力能有效度量無意攻擊和隱寫分析攻擊對嵌入水印的影響。
　　3．分析了無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印位錯誤率。利用水印生存能力和牛頓廣義二項式定理

5、系數(shù)，計算攻擊者徹底破壞（經(jīng)糾錯碼不能恢復的水印信息）嵌入水印的平均數(shù)量。位錯誤率能測量無意攻擊和攻擊者對嵌入水印的破壞，但位錯誤率方法存在很難建立水印容量、無意攻擊破壞、攻擊者獲取被無意攻擊破壞水印的準確關系，水印生存能力與位錯誤率比較，能更有效度量水印受到無意攻擊和攻擊者破壞的情況。
　　4．提出了無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印檢測可靠性的分析方法。應用水印生存能力、嵌入者的最優(yōu)建立策略和最優(yōu)嵌入策略以及攻擊者的最優(yōu)攻擊策略、位

6、錯誤率和檢測閥值，計算水印的虛警概率和漏警概率。實驗結果表明：無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印的虛警概率和漏警概率均比僅僅在無意攻擊下虛警概率和漏警概率大，無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印的檢測可靠性比僅僅在無意攻擊下的檢測可靠性更差，因為存在攻擊者利用隱寫分析攻擊對嵌入水印的破壞。
　　5．分析了無意攻擊和隱寫分析攻擊下水印破壞容忍度。利用嵌入者的最優(yōu)嵌入策略和水印應用需求，計算水印破壞容忍度。根據(jù)水印生存能力、無意攻擊和攻擊者破壞水印