信息隐藏原理及应用第8章隐写分析技术8.1隐写分析概述8.1.1隐写分析定义8.1.2隐写分析分类上述最后一种情况在技术上最具有挑战性，是隐写分析的重要研究内容，毫无疑问，它是隐写分析的终极目标，即成功地实现针对任何对象、任何隐写方法的完全的盲分析。然而对隐写算法和隐写内容完全不知的隐写分析往往非常困难，因此，针对一些有效的隐写方法和特定的载体对象研究有针对性的分析技术具有重要意义。例如：LSB隐写算法由于简单、性能好而被广泛使用；JPEG和GIF格式的图像因为易于传输经常被作为隐写的载体。因此，针对这些隐写算法和载体的隐写分析技术具有重要的实际意义和应用价值。2、主动攻击主动攻击又叫做积极攻击[3]，如果看守不经过判断就对消息进行修改的攻击称为主动攻击。例如在传输链路的某些环节设置所谓的主动卫士(activewarden)，其原理就是对通过的所有媒体信息进行某种处理，既不对信号产生任何可觉察的损伤，又使其中可能存在的隐蔽信息遭到破坏而无法提取，达到阻断隐蔽通信的目的。因此，所谓主动攻击，就是分析者直接在数字媒体中广泛引入干扰使得载体数据中可能存在的秘密信息无法提取而并不分析某一数字媒体中是否含有秘密信息。这类攻击要满足两个条件，即引入的干扰不能影响媒体的正常使用，同时不应该暴露积极攻击行为本身，亦即，要用尽可能弱的干扰对秘密信息造成尽可能强的损伤。3、隐写分析其他内容除了上述的被动攻击和主动攻击外，隐写分析还包括估计嵌入信息量的多少，即对待检测载体，不仅要检测秘密信息的存在性，如果存在秘密信息，还要估计嵌入秘密信息的数量。更进一步，在隐写分析的基础上进一步提取秘密信息，在未知隐写算法和密钥的情况下还难以解决。8.2隐写分析评价指标2、适用性适用性指检测算法对不同嵌入算法的有效性，可由检测算法能够有效检测多少种、多少类隐写算法或嵌入算法来衡量。3、实用性实用性指检测算法可实际推广应用的程度，可由现实条件是否允许、检测结果是否稳定、自动化程度的高低和实时性等来衡量。其中实时性可以用隐写分析算法进行一次隐写分析所用时间来衡量，用时越短则实时性越好。4、复杂度复杂度是针对隐写分析算法本身而言的，可由隐写分析算法实现所需要的资源开销、软硬件条件等来衡量。到目前为止，还没有人给出准确性、适用性、实用性和复杂度的定量度量，只能通过比较不同检测算法之间的实现情况和检测效果得出一个相对的结论。8.3隐写分析通用原型系统8.4隐写分析算法8.4.1专用隐写分析算法介绍可见，空域隐写分析算法较多地围绕颜色对现象展开研究，方法经历了从简单分析隐藏图像颜色对到采用比较复杂的实验手段如再次嵌入秘密消息、归类、划分集合等来获得颜色对变化量的过程，这些方法的原理也可以用到变换域的隐写分析中。变换域隐写分析的攻击对象主要是DCT域或DWT域信息隐藏，包括JSteg、Jsteg-Shell、JPHide、F5、Outguess、MB，是隐写分析技术目前热门的研究内容。Westfeld(1999)使用Chi-squre统计量统计颜色频度，能够检测Jsteg连续嵌入秘密消息的JPEG格式图像，对于消息嵌入量较大的情况检测准确率较高。但是该方法对离散嵌入情况的检测无效。Fridrich(2002)通过解压缩待检测图像、裁剪、再压缩等步骤估计载体图像的DCT系数直方图，根据待检测图像直方图和估计直方图的相关改变量估计F5隐写算法的秘密消息嵌入量。该方法能准确检测最低10%的嵌入量，但对于具有特殊网格结构的图像检测无效。Fridrich(2002)对待测图像进行Outguess嵌入操作，根据载体图像与隐藏图像像素块边界的增量差来估计隐写算法Outguess的嵌入量。该方法不需要阈值，对不能由嵌入秘密消息的长度估计图像的宏观改变量的情况，以及对以DCT系数的增减量做嵌入算法的情况无效。可见，DCT域隐写分析主要围绕DCT系数的统计特性及其对空域像素的影响进行研究，包括了对载体图像DCT系数的估计及空域像素块不连续性的计算。研究的方法经历了从简单的一阶统计分析到采用比较复杂的实验手段来获得相关变化量的过程，总体来说适用性较低，实用性不高，有待于进一步研究。DWT域隐写分析的研究报道较少，ShaohuiLiu(2004)针对DWT域QIM嵌入算法，提出了基于DFT域能量差分的检测算法，检测率达到90%。该文是检测DWT域隐写术的有益尝试。8.4.2通用隐写分析算法介绍8.4.3GPC隐写分析法8.5本章小结8.6复习题