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文檔簡介
1、在信息化社會的今天,隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們可以方便、快捷地將數(shù)字信息傳遞到世界各國,但伴隨而來的信息安全問題也正成為亟待解決的全球難題。信息隱藏技術(shù)正是為解決這一難題而新生的一門綜合性學(xué)科。它以隱藏信息的存在性來保障信息的安全,具有非常高的安全性。其中掩密技術(shù)(Steganography)和掩密分析技術(shù)(Steganalysis)是互聯(lián)網(wǎng)時代信息戰(zhàn)的重要內(nèi)容。利用掩密技術(shù),軍事和國家情報部門傳遞情報、個人或單位保存敏感資
2、料或隱私通信,甚至被恐怖組織用于組織恐怖行動。掩密分析是防止掩密技術(shù)被非法使用的關(guān)鍵技術(shù),它可以阻止敵方的掩密通信,防止機(jī)密資料流失,監(jiān)測非法信息等。掩密技術(shù)與掩密分析對于保障國家安全和社會穩(wěn)定具有重要意義。
本文主要研究以音頻為載體的掩密技術(shù)與掩密分析技術(shù)。論文在對目前該技術(shù)的相關(guān)理論問題研究的基礎(chǔ)上,提出了三種掩密算法和一種專用型掩密分析算法,最后討論了一些有待解決的問題,并提出了進(jìn)一步的研究方向。本論文的主要工作和研
3、究成果如下。
①鑒于目前掩密通信理論研究相對較少,本文在掩密技術(shù)和掩密分析技術(shù)在理論模型的參數(shù)估計和相關(guān)方法方面做了進(jìn)一步的驗證和研究。首先給出理論模型和信息論模型,接著分析信息論模型,該模型考慮了嵌入、攻擊、提取的全過程,進(jìn)一步分析不可見性和魯棒性等概念;最后從信息論模型的角度,給出信息隱藏容量的定義,并在此基礎(chǔ)上給出了不可見性、魯棒性和信息隱藏率之間的定量關(guān)系,指出達(dá)到三者之間折衷的關(guān)鍵是水印嵌入的強(qiáng)度。
4、 ②為了更好地提高音頻數(shù)字水印的魯棒性和不可感知性的平衡,提出了基于音頻采樣點(diǎn)倒置和BP網(wǎng)絡(luò)的非對稱音頻掩密算法。該類算法利用倒置音頻采樣點(diǎn)對人耳聽覺不敏感的特點(diǎn)來保證算法的不可感知性,通過倒置的方法實現(xiàn)秘密信息的嵌入;然后利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力,通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí),建立原始音頻信號與含密音頻信號的對應(yīng)關(guān)系,從而較好的提取水印信息。實驗結(jié)果表明,該類算法能夠有效地抵抗低通濾波、噪聲、MP3壓縮、回聲、重采樣等的攻擊,缺點(diǎn)為
5、容量相對較小。
③提出了一種具有較大嵌入容量、能夠有效抵抗MP3壓縮的混合域音頻掩密算法。該算法的特點(diǎn)是通過選擇對聽覺不敏感的低頻帶作為嵌入頻帶。然后對所選頻帶小波系數(shù)進(jìn)行分段DCT變換,將水印嵌入到每段DCT直流系數(shù)上,從而可以在保證算法的不可感知性前提下,最大限度地提高算法的魯棒性。實驗結(jié)果驗證了算法具有良好的不可感知性,較大的嵌入容量以及強(qiáng)的魯棒性。該算法對于在互聯(lián)網(wǎng)上利用大量MP3文件實現(xiàn)掩密通信具有重要意義。缺點(diǎn)
6、為不能同時抵抗同步攻擊和D/A,A/D操作。
④提出了一種新穎的能同時抗同步攻擊和DA/AD轉(zhuǎn)換的信息隱藏算法。在一定幀長條件下,經(jīng)受DA/AD轉(zhuǎn)換、低通濾波等攻擊以后的音頻和原始音頻波形相似度很高。而倒置一段時間的采樣點(diǎn)在該段時間中不對人耳聽覺產(chǎn)生影響。根據(jù)這些特點(diǎn),算法首先對載體音頻進(jìn)行分幀,然后利用倒置的方法在音頻中嵌入秘密信息。秘密信息通過判斷相似度的極性進(jìn)行提取,提取過程中算法設(shè)計了同步搜索機(jī)制,提高了秘密信息提
7、取正確率。實驗表明,嵌入秘密信息后的音頻文件不僅具有良好的不可感知性,而且能夠抵抗諸如低通濾波、加噪聲、回聲、重采樣、Mp3解壓縮等攻擊,特別還能抵抗DA/AD轉(zhuǎn)換和各種去同步攻擊,具有較強(qiáng)的魯棒性。
⑤針對音頻掩密技術(shù)中常用的擴(kuò)頻掩密技術(shù),提出了一種基于小波去噪和小波突變點(diǎn)檢測技術(shù)的擴(kuò)頻掩密分析算法。該算法檢測性能具有只受秘密信息嵌入強(qiáng)度影響而與嵌入容量無關(guān)的特點(diǎn)。算法還能夠確定含密音頻中嵌入的PN序列的長度,從而能夠估
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