本文目录一览：
信息隐藏与数字水印
通信的安全问题，自古以来就一直是人类研究的热点问题之一。特别是在军事领域，形式多样且充满想象力的各种保密通信方法总是层出不穷，而且往往他们的成功与否都直接左右了当时的局势。至今其中仍有相当的部分还为人们所津津乐道。早在公元440年，古希腊人Histaieus就将他最信任的奴仆的头发剃去，然后在头皮上刺上秘密信息，等到头发再长出来时，头皮上所刺的信息就变得不可见了，从而通过此方法将秘密信息安全地送达了目的地。这些应该是关于保密通信术最早的记载了，虽然类似于此的通信方法一直到近代还在使用，但保密通信术也是随着人类文明的进步而不断发展的，在不同时代的科技背景下会有其相应的保密通信术出现，因此，从飞鸽传书到微型胶片再到无线电报码，从藏头诗到Cardan栅格再到隐形墨水，保密通信术己经走过了近千年的历史。而在人类社会步入信息时代之际，保密通信术也有了新的发展。
信息隐藏作为隐蔽通信、版权保护、证件防伪等的重要手段，正得到广泛地研究与应用。传统的数字安全通信主要应用密码技术，对于机密文件的处理都是加密成密文，在信息传递过程中出现的攻击者只能看到密文乱码，而无法破译其中的机密信息，从而达到保密通信的目的。
传统的加密技术往往把一段有意义的信息转换成看起来没有意义的东西，它明确地提示攻击者密文是重要信息，容易引起攻击者的好奇和注意，从而造成攻击者明确知晓攻击的目标。并且如果密文有被破解的可能性，一旦加密文件经过破解其内容就完全透明了。即使攻击者破译失败，他们也可以将信息破坏，使得合法接收者也无法阅读信息内容。另一方面，加密后的文件因其不可理解性也妨碍了信息的传播。因此，用于隐蔽通信的水印隐藏技术应运而生，迅速成为国际的研究热点。
水印隐藏技术是信息隐藏的一个重要分支。与传统的密码技术相比，密码仅仅隐藏了信息的内容，而水印隐藏不仅隐藏了信息的内容而且隐藏了秘密信息的存在，而且提供了一种有别于加密的安全模式，其安全性起源于攻击者感知上的不敏感性和麻痹性，传统的密码技术与隐藏技术不是互相矛盾、互相竞争的，运用恰当策略相互融合会结合出更好的应用。最早的信息隐藏技术是基于图像的隐藏技术，以后慢慢发展到图像、视频、音频、文本等各个领域。本文对信息隐藏的研究是针对音频载体的。
一般的LSB水印适用于图像处理领域，比如视频中的公司标号或者是出版商字样信息。音频数字水印的主要应用领域有两个方面：一是版权保护，二是盗版追踪。
版权保护是水印最主要的应用领域，其目的是嵌入数据的来源信息以及比较有代表性的版权所有者的信息，从而防止其它团体对该数据宣称拥有版权。这样水印就可以用来公正地解决所有权问题。这种应用要求非常高的鲁棒性。
盗版追踪是为了防止非授权的拷贝制作和发行，出品人在每个合法拷贝中加入不同的ID或序列号即数字指纹。一旦发现非授权的拷贝，就可根据此拷贝所恢复出来的指纹来确定它的来源。对这种应用领域来说，水印不仅需要很强的鲁棒性，而且还要能抵抗共谋攻击。
本文使用的音频水印技术作为隐藏算法，用于隐蔽通信。他的要求不像前面二者需要很强的鲁棒性，隐藏方式作为首要考虑因素。给出一个一般的例子，读者可以参考设计。
通常的音频数字水印算法包含两部分内容：水印嵌入和水印提取。在图中给出了一般的音频数字水印处理系统基本框架的示意图。
本文采用的是最低有效位法(LSB：Least Significant Bit)算法。它是通过用代表秘密数据的二进制位将源语音信号的部分采样值的最低权值比特替换，从而达到将秘密信息隐藏到语音中去的目的。在接收端，只需要从相应位置提取出秘密信息比特即可。为了加大检测秘密数据的难度，采用一段伪随机序列来控制嵌入秘密二进制信息的位置，或者对秘密信息进行加密。
该算法优点是原理简单，实现简单，运算量小，实时性高，信息嵌入和提取的速度快，可以隐藏的数据量大；缺点是鲁棒性差，攻击者只需要对信道简单地加上噪声干扰或者对在数据传输过程中进行亚采样，或者压缩编码等处理都会造成整个隐秘信息的丢失，嵌入的水印信息就会被破坏。本系统采用LSB水印作为隐蔽传输的方案，重点考虑其隐藏容量和实时性，鲁棒性作为次要考虑。
假设一个信道的容量为G Kbps，将载体语音利用某种语音编码方案A进行编码，对A编码近似估计可利用的冗余量（在载体声音无明显变化的前提下，可嵌入的水印数据量）为C Kbps，可选择某种低速率语音编码方案B对秘密语音水印编码，其码速率为M Kbps，如果两者满足C ≥ M的要求，就有可能进行语音的实时隐藏，进而构成实际的语音信息隐藏保密语音保密通信系统。
LSB嵌入算法如下：
LSB提取算法如下：
在程序中，使用最低有效位替换的方法实现水印的嵌入。提取秘密信息的每一比特，加入到载体信息的最低有效位中，而载体信息必须所含的信息冗余量大于秘密语音的信息量，即最低有效位不影响载体信息的质量。这样才能达到隐藏的效果，不破坏载体的信息有效性，有效地将秘密信息加入载体中而不被发现，虽然这种水印加密容易被攻破，但是加入信息源的扰码或者加密之后就大大增加了破解的难度。这不仅保证了DSP硬件实现的实时性和有效性，而且保证了加密强度。
平常所见的优酷视频中的“优酷”字样水印或者是绝密文档中的“绝密”字样水印信息，有可能会影响到原信息的质量，应用场合的不同决定了他们的用途。他们的区别只是水印的加入方式的不同，原理上都是比特位的替换。
LSB语音水印隐写算法简便易行，隐藏容量大，容易达到实现实时性要求。实验证明，G.729A编码的秘密语音（8kbps）以LSB水印的方式隐藏至G.711编码（64kbps）的载体语音中，效果良好，载体语音几乎没有变化。在此基础上，增加对秘密语音的加密，使得LSB水印变得无规律，大大增加了检测秘密语音的难度。这样一来，该方案不仅麻痹了攻击者，使其失去了攻击目标，而且对秘密语音本身也进行了高强度的加密。
本章介绍了几种基本的信息保密技术。包括G.711语音编码，AES加密与LSB水印技术。通过本章的学习，可以了解几种基本的信息加密解密技术及DSP实现。G.711语音编码与LSB水印技术较为易懂，AES加密技术比较复杂，DSP实现的时候只需要看到数学域上面的结果而转换成表用查表实现即可。最后，这类实现信息保密的程序一般都是比较复杂的，这对DSP的实时性提出了很高的要求，因此一般都需要程序的优化。通过优化缩短程序执行时间，最大可达到1:100的优化性能，由此可见优化程序的必要性。
8.信息隐藏技术与加密技术有什么区别？
任务和目标不一样。
在数字时代，信息隐藏的载体形式可为任何一种数字媒体，如图像、声音、视频或一般文本文档等。它不同于密码学，密码仅仅隐藏信息的内容，信息隐藏不但隐藏信息的内容，而且隐藏了信息的存在。
数字水印作为在开放的网络环境下保护版权的新型技术，可以确立版权所有者、识别购买者或提供关于数字内容的其他附加信息，并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在数字图像、数字音频和视频序列中，用于确认所有权和跟踪行为。
相关信息
信息隐藏技术可分为四类：
①隐秘信道。是将原本不打算用于传输信息的信道，用作传输信息的信道。
②伪装术。是将秘密信息隐藏到另一个看似普通的信息中，从而隐藏真实信息的存在，以达到安全通信的目的。伪装术分为基于语义的伪装术和基于技术的伪装术。
③匿名通信。是通过隐藏通信的源和目的的信息来达到信息隐藏的目的。
④版权标识。是在数字化产品中嵌入标记信息，以达到保护版权的目的。版权标识分为鲁棒的版权标识和脆弱的版权标识。水印和指纹属于鲁棒的版权标识范畴。
信息隐藏的载体需要冗余空间怎么理解
利用载体中存在的冗余信息(信息空间冗余、通信通道空间、人类感觉系统冗等)来隐藏秘密对象，以实现保密通信或者实现数字签名和认证。
信息隐藏是集多学科理论与技术于一身的新兴技术，它利用人类感觉器官对数字信号的感官冗余和图像、语音等信源的数字冗余特性，将一个消息(称为待隐消息或秘密消息)隐藏在另一个消息(称为遮掩消息或载体)中进行传递，使观察者和监视系统无法觉察到信息的存在，以实现版权保护、隐蔽通信等功能。
信息隐藏技术是近几年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域。 特别是在网络技术迅速发展的今天，信息隐藏技术的研究更具有现实意义。目前，为保证数据传输的安全，需要采用数据传输加密技术、信息隐藏技术、数据完整性鉴别技术:为保证信息存储安全，必须保证数据库安全和终端安全。
信息隐藏的隐藏技术
经过十几年的研究和发展，信息隐藏技术不同的应用使它形成了不同的特点。但是，所有的信息隐藏系统共有一些基本的特点。作为利用数字通信技术来进行隐蔽信息通信的一种手段，信息隐藏技术具有的基本特点主要有以下几种:
（1）不可感知性 信息隐藏技术利用信源数据的自相关性和统计冗余特性，将秘密信息嵌入数字载体中，而不会影响原载体的主观质量，不易被观察者察觉。如果载体是图像，所做的修改对人类的视觉系统应该是不可见的；如果载体是声音，所做的修改对人类的听觉系统应该是听不出来的。
秘密信息的嵌入在不改变原数字载体的主观质量的基础上，还应不改变其统计规律，使得运用统计检查工具检查到隐秘载体文件中秘密信息的存在性也是非常困难的。
（2）鲁棒性 鲁棒性反映了信息隐藏技术的抗干扰能力，它是指隐藏信息后数字媒体在传递过程中，虽然经过多重无意或有意的信号处理，但仍能够在保证较低错误率的条件下将秘密信息加以恢复，保持原有信息的完整性和可靠性，它也称为自恢复性或可纠错性。对隐藏信息的处理过程一般包括数/模、模/数转换；再取样、再量化和低通滤波；剪切、位移；对图像进行有损压缩编码，如变换编码、矢量量化；对音频信号的低频放大，等等。
（3）隐藏容量 将信息隐藏技术应用于隐蔽通信中时，为了提高通信的效率，往往希望每一个数字载体文件能够携带更多的秘密数据。隐藏容量是反映这种能力的一个指标，它是指在隐藏秘密数据后仍满足不可感知性的前提下，数字载体中可以隐藏秘密信息的最大比特数。
随着数字隐藏技术的发展，在特定的应用方面对其技术性能又提出了更高、更具体的要求。在一般的信息隐藏方法中，这些特性都是相互冲突、互相矛盾的。例如，有的方法隐藏容量大，但鲁棒性较差；有的方法鲁棒性很好，但不可感知性较差；有的方法鲁棒性较差，但运算量较小，等等。应根据实际的需求对各种性能做出选择和择中，从而找到最合适的信息隐藏方法。 信息隐藏技术在信息安全保障体系的诸多方面发挥着重要作用，主要可归结为下列几个方面：
（1）数据保密通信 信息隐藏技术可应用于数据保密通信，通信双方将秘密信息隐藏在数字载体中，通过公开信道进行传递。在军事、商业、金融等方面，如军事情报、电子商务中的敏感数据、谈判双方的秘密协议及合同、网上银行信息等信息的传递，信息隐藏技术具有广泛的应用前景。
（2）身份认证 信息通信的任何一方不能抵赖自己曾经做出的行为，也不能否认曾经接收到对方的信息，这是信息系统中的一个重要环节。可利用信息隐藏技术将各自的身份标记隐藏到要发送的载体中，以此确认其身份。
（3）数字作品的版权保护与盗版追踪 版权保护是信息隐藏技术所试图解决的重要问题之一。随着数字化技术的不断深入，人们所享受的数字服务将会越来越多，如数字图书馆、数字电影、数字新闻等。这类数字作品具有易修改和复制的特点，其版权保护已经成为迫切解决的现实问题。利用信息隐藏中的鲁棒数字水印技术可以有效解决此类问题。服务提供商在向用户发放作品的同时，将服务商和用户的识别信息以水印的形式隐藏在作品中，这种水印从理论上讲是不能被移除的。当发现数字作品在非法传播时，可以通过提取的识别信息追查非法传播者。
（4）完整性、真实性鉴定与内容恢复 可在数字作品中嵌入基于作品全部信息的恢复水印和基于作品内容的认证水印，由认证水印实施对数字作品完整性和真实性的鉴别并进行篡改区域定位，由恢复水印对所篡改区域实施恢复。
什么是信息隐藏技术
信息隐藏是指将在未来网络中保护信息不受破坏方面起到重要作用，信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。信息隐藏的方法主要有隐写术、数字水印技术、可视密码、潜信道、隐匿协议等。
1、隐写术:隐写术就是将秘密信息隐藏到看上去普通的信息(如数字图像)中进行传送。
2、数字水印技术:技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。
3、可视密码技术:恢复秘密图像时不需要任何复杂的密码学计算,而是以人的视觉即可将秘密图像辨别出来。