基本信息
- 项目名称：
- 大容量伪装式保密通信系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品针对严峻的信息安全问题以及目前信息隐写研究领域的关键瓶颈难题，研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统，提出了大容量信息隐写模型，以立体声中各分离音源为载体、立体声混合嵌入的方式，代替了传统以声道为载体、在听觉不敏感区域嵌入隐写信息的模型，在提升隐藏效果的同时，显著增大了嵌入容量，解决了传统技术的瓶颈难题。
- 详细介绍：
- 随着信息技术的迅猛发展，大量涉及个人隐私、商业机密、国家安全的机密信息在传输过程中的安全性问题，事关个人、集体利益甚至国家的发展与安全。信息在传输过程中遭攻击事件占所有信息安全事件的50%～60%，由此引发的安全性问题，每年给全球造成高达约2000亿美元的损失。伪装式保密通信作为保证信息在传输过程中安全性的重要手段，正得到广泛研究与应用，其核心技术——信息隐写，已成为多媒体领域和信息安全领域的一个研究热点。但信息隐写技术的三大性能指标——不可觉察性、稳健性、嵌入容量，相互依赖、相互牵制、相互矛盾。因此，在保证机密隐写信息具有较好隐藏效果的同时，增大其嵌入容量，突破其相互制约的关系，是音频信息隐写领域的长期以来的重大瓶颈难题。本作品针对严峻的信息安全问题以及目前信息隐写研究领域的关键瓶颈难题，研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统，提出了大容量信息隐写模型，以立体声中各分离音源为载体、立体声混合嵌入的方式，代替了传统以声道为载体、在听觉不敏感区域嵌入隐写信息的模型，在提升隐藏效果的同时，显著增大了嵌入容量，解决了传统技术的瓶颈难题。本作品的创新性主要在于以下几个方面： 1) 研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统针对传统音频伪装式保密通信系统无法同时保证机密信息传输过程中的较大嵌入容量和较好隐藏效果的问题，本作品研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统，解决了传统伪装式保密通信系统的嵌入容量较小这一关键难题，为信息隐写技术研究提供了新的思路。 2) 提出了大容量信息隐写模型本作品针对传统信息隐写技术存在嵌入容量与隐藏效果相互牵制的瓶颈难题，率先提出了一种以立体声中所包含的各分离音源为嵌入载体的大容量信息隐写模型，改变了传统技术以声道为载体的隐写信息嵌入模型。该模型以立体声混合嵌入的方式，代替了传统技术在听觉非敏感域嵌入的方式，在保证较好隐藏效果的同时，显著增大了嵌入容量，相比于传统算法，嵌入容量增大了约120%。 3) 提出了基于各分离音源的信息隐写算法针对机密隐写信息的载体会多次受到特定攻击的问题，本作品提出了基于各分离音源的强鲁棒性信息隐写算法，首次将音源分离引入到信息隐写技术中，能够有效抵抗立体声合成处理以及音源分离处理攻击，提取时平均误码率低于2.80%，该算法具有误码率低、准确性高、鲁棒性强的特点，解决了大容量信息隐写模型的核心技术问题。本作品的实用性主要在于以下几个方面： 1) 提升了机密信息在传输过程中的嵌入容量本系统显著提升了机密信息的嵌入容量，实验结果显示，相比与传统算法，本系统的机密信息嵌入容量提升了约120%。 2) 提升了机密信息在传输过程中的容错能力与安全性由于嵌入容量的显著增大，因此本系统具有更好的容错能力，并能与密码学相结合，不仅能保证机密信息本身的安全性，也能保证机密信息传输过程中的容错能力与安全性。 3) 能够应用于大容量伪装式保密通信场景本系统相对于传统保密通信系统，显著提升了机密信息传输过程中的嵌入容量、容错能力与安全性。因此，本作品能够很好地适用于机密信息保密传输的场景，例如：国家机密信息、商业机密信息、个人隐私信息等保密信息传输场景。综上所述，本作品针对严峻的信息安全问题以及目前信息隐写研究领域的瓶颈难题，研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统，提出了一种大容量信息隐写模型，在保证机密隐写信息具有较好隐藏效果的同时，增大其嵌入容量，解决了其相互制约的瓶颈难题，能够很好适用于机密信息保密传输的场景，为伪装式保密通信技术提供了新的思路。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着信息技术的发展，大量涉及商业机密、国家安全的机密信息在传输过程中的安全性问题，事关个人、集体利益甚至国家的安全。据联合国贸易开发会议的报告显示，信息在传输过程中遭攻击事件每年给全球造成高达约2000亿美元的损失。信息隐写技术作为伪装式保密通信的重要实现手段，以及保证信息在传输过程中安全性的主要技术手段，目前正得到广泛研究与应用。信息隐写技术，是将机密信息嵌入到其它不易引起怀疑的、无关紧要的信号中，以隐秘的形式传输机密隐写信息，从而实现伪装式保密通信。目前，信息隐写技术已成为多媒体领域和信息安全领域的一个研究热点。在音频信息隐写研究领域，现有的信息隐写技术多以声道为载体而实现机密信息的嵌入。信息隐写技术的三大性能指标——不可觉察性、稳健性、嵌入容量，相互依赖、却又相互牵制、相互矛盾，在保证机密隐写信息具有较好隐藏效果的同时，增大机密隐写信息的嵌入容量，是音频信息隐写领域的长期以来的重大瓶颈性难题，是急需解决的关键科学问题。传统的音频信息隐写技术多以声道为载体实现隐写信息的嵌入，但通常由于声道数受限，因此隐写信息的嵌入容量也受到限制，从而无法实现大容量的机密信息传输。针对上述问题，本作品通过从双声道立体声音频中分离出各音源信号，以各分离音源信号为载体进行信息隐写。由于立体声中包含的音源数远大于其声道数，因此本作品显著增大了隐写信息的嵌入容量。并且，本作品采用立体声混合的嵌入方式实现信息的隐写，合成的立体声信号中左右两个声道的相关性较高，从而提高了机密信息隐藏效果。
科学性、先进性
- 本作品针对严峻的信息安全问题以及目前信息隐写研究领域的关键瓶颈难题，研制了基于空间线索的大容量伪装式保密通信系统，提出了大容量信息隐写模型，以立体声中各分离音源为载体、立体声混合嵌入的方式，代替了传统以声道为载体、在听觉不敏感区域嵌入隐写信息的模型，在提升隐藏效果的同时，显著增大了嵌入容量，解决了传统技术的瓶颈难题。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年全国大学生信息安全竞赛二等奖（第1名） 2011年湖北省第8届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型现场演示图片样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 无
同类课题研究水平概述
- 信息隐写技术作为伪装式保密通信的重要实现手段，以及保证信息在传输过程中安全性的主要技术手段，目前正得到广泛研究与应用。信息隐写技术，是将机密信息嵌入到其它不易引起怀疑的、无关紧要的信号中，以隐秘的形式传输机密隐写信息，从而实现伪装式保密通信。目前，信息隐写技术已成为多媒体和信息安全领域的一个研究热点。目前，对音频信息隐写术的研究主要集中在以下嵌入域：时域、变换域算法和压缩域算法。早期的音频信息隐写术都是基于时间域进行秘密信息的嵌入。变换域算法通过修改音频的变换系数来隐藏秘密信息，主要常用的变换有离散余弦变换(DCT) 、离散傅里叶变换(DFT)、改进离散余弦变换(MDCT) 、离散小波变换 (DWT)等，还有一些其它的变换方法。变换域算法具有许多空域信息隐写技术不具备的优点，最突出的一点是其稳健性得到加强。在对上述三种信息隐写算法的研究中，变换域嵌入秘密信息算法是目前研究的热点，主要是因为变换域嵌入能够把隐写信息能量扩散到多个样本信息上，改善了隐写信息的稳健性和不可察觉性，并且其变化更加灵活。综上所述，突破信息的隐藏效果和信息的嵌入量之间相互的牵制与矛盾，保障秘密信息在传输过程中的较高安全性，是目前信息隐写领域的研究热点。并且，在提升信息的隐藏效果且同时增大信息的嵌入量，是目前信息隐写领域的重大瓶颈性难题。
