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1、有关网络信息安全与数字水印技术相关问题 摘要：本文针对网络信息的安全进行了概述，分析数字水印技术的特性，并对其典型算法详细的叙述，且对数字技术应用的展望。关键词：网络信息安全；数字水印技术；数字水印算法中图分类号：TS872文献标识码：A文章编号：1网络信息安全概述网络信息安全是网络安全的核心。从广义上讲,凡是涉及到网络信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络信息安全的研究领域,其主要技术包括监控、扫描、检测、加密、认证、防攻击、防病毒审计以及数字水印技术等等。2数字水印的定
2、义和基本特征数字水印是指嵌入在数字作品中的图像、文字、符号、数字等标识性信息。它于1993年由Caronni最早提出,最初用于图像中,之后研究人员将其逐渐扩展到声音、视频等其他数字媒体。数字水印一般具有以下几个基本特征:2.1不可感知性数字水印的嵌入不会明显干扰原始数据,不影响原始数据的正常使用,对信息接受者来说这一点变化是不易察觉的。62.2隐蔽性与安全性嵌入的数字水印通过统计的方法是不可能被发现的。同时,数字水印中的信息难以被篡改或伪造,只有合法用户才能够检测、修改水印。2.3鲁棒性(robust)嵌
3、入数字水印后的原始数据在经历一系列有意无意的数据处理(如:A/D和D/A转换、重采样、滤波、有失真压缩、图像旋转、剪切、缩放、平移等)后出现失真时,水印仍能保持完整性和准确的可鉴别性;如果只知道部分数字水印信息而又试图去除或破坏数字水印则会导致原始数据严重降质而不能被使用。数字水印的这一特征在版权保护方面具有重要作用。3数字水印典型算法3.1空域算法(1)Schyndel算法:此算法首先把一个密钥输入一个m序列发生器来产生水印信号,然后排列成二维水印信号,按像素点逐一插入到原始图像像素值的最低位。由于水印
4、信号被安排在最低位上,它是不可见的;基于同样的原因,它可以轻易地被移去,因此鲁棒性较差。6(2)文本水印算法:文本数据的水印算法主要是通过轻微改变字符间距、行间距或是增加、删除字符特征(如底纹线)等方法来嵌入水印。这些方法无法抵御攻击,攻击者通过把字符间距、行间距进行随机化处理而破坏水印。(3)Patchwork算法:该算法首先随机选取N对像素众,然后通过增加像素对中一个点的亮度值,而相应降低另一个点亮度值的方法来隐藏信息。3.2频域算法(1)扩展频谱通信技术。扩展频谱通信(spreadspectrumc
5、ommunication)技术原理为:先计算图像的离散余弦变换(DCT),然后将水印叠加到DCT域中幅值最大的前L个系数上(不包括直流分量),通常为图像的低频分量。该方法即使当水印图像经过一些通用的几何变形和信号处理操作而产生比较明显的变形后仍然能够提取出一个可信赖的水印。(2)NEC算法。NEC算法由NEC实验室的Cox等人提出,在数字水印算法中占有重要地位。其工作原理是:首先由作者的标识码和图像的Hash值等组成密钥,以该密钥为种子来产生伪随机序列,该序列具有高斯N(0,1)分布;再对图像作DCT变换
6、,用该伪随机高斯序列来调制(叠加)图像除直流(DC)分量外的1000个最大的DCT系数。该算法具有较强的鲁棒性、安全性、透明性等。由于采用特殊的密钥和不可逆的水印生成方法,因此可以有效防止IBM攻击。(3)生理模型算法。人的生理模型包括人类视觉系统HVS和人类听觉系统HAS。利用生理模型的基本思想均是利用从视觉或听觉模型导出JND(justnoticeable6difference)描述来确定在图像或声音的各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度,从而能够避免破坏视觉或者听觉的质量。也就是说,利用生理模型
7、来确定与数据相关的调制掩模,然后再利用其来嵌入水印,这一方法同时具有好的透明性和鲁棒性。3.3网络水印算法尹康康等人针对计算机图形学中常用的三角形网络模型,提出了一种网格水印算法方案。这个方案与I-Guskov的多分辨网格处理工具箱集成,不需要建立额外的数据结构和进行额外的复杂计算,而是直接在网格低频成分中嵌入水印,并且在利用网格处理工具箱进行网格处理时,可以较好地保留水印,所使用的网格重采样算法简单高效,使简化网格和拓扑结构已改变的网格的水印枪测成为可能。4数字水印技术的应用领域与前景展望4.1用于数字
8、产品的版权保护6目前,版权保护是数字水印技术的最为主要的应用。对于数字作品,原创者如果加上明显可见的标志,不仅有损作品的质量,而且很容易被拷贝和篡改。数字水印则利用密钥产生水印,嵌入原始数据,与原始数据合为一体,不可见或不可听,对于作品外观或质量没有明显的改变,而且不易被篡改。当团体或者个人侵犯作品的版权时,所有者可以从盗版作品和水印版作品中提取水印作为依据,有效捍卫自己的权益。IBM公司在其“数字图书馆”的软件中就为用户提供
