1、隨著信息處理技術和通信手段的飛速發(fā)展以及互聯網的普及，圖像、音頻、視頻等信息都可以在各種通信網絡中迅速快捷的傳輸。這些信息關系著國家安全、經濟發(fā)展和個人穩(wěn)私等。因此，如何在互聯網這樣一個開放的環(huán)境下保護信息安全、通信安全成為當今世界研究的熱點。信息安全涵蓋很多方面：監(jiān)察安全、管理安全、技術安全、立法安全和認知安全等。本論文主要研究技術安全中的數據安全。目前，加密和信息隱藏是保障信息安全與通信安全的兩大核心技術。加密利用數學方

2、法重新組織數據，使之變成除了合法的接受者外，任何其他人要恢復原先的信息或讀懂變化后的信息非常困難。通過使用密碼技術，人們將明文加密成敵人看不懂的密文，從而阻止了信息的泄密。但是，在如今開放的互聯網上，加密后的信息是一堆無法看懂的雜亂信息，直接引導竊密者發(fā)現哪些是他的攻擊對象，相當于直接將目標暴露在竊密者眼前。竊密者可以通過跟蹤密文破壞合法通信，篡改通信內容，經典的密鑰系統受到威脅。20世紀末期，隨著信息技術數字化、多媒體化

3、及計算機通信技術的發(fā)展，國際上開始提出并嘗試一種新的關于信息安全的概念——信息隱藏技術，即將機密資料信息秘密的隱藏于一般的文件中，然后再通過網絡傳遞。信息隱藏和密碼技術的區(qū)別在于：密碼保護信息的內容，而信息隱藏不但隱藏了信息的內容而且隱藏了信息的存在。本論文研究內容就是將加密技術和隱藏技術結合起來。在進行信息隱藏通信之前，利用成熟的加密算法進行置亂預處理后將秘密信息隱藏于宿主圖像中傳輸，從而增強秘密信息的隱蔽性；減少秘密圖像

4、的紋理特征，增加掩密信道的容量；增強含密圖像抗剪切和破損攻擊的能力。對于加密技術與隱藏技術結合的研究最為關心的四個主要方面是：可靠性、不可感知性，抗干擾性(魯棒性)和隱藏容量，這四者之間是互相沖突，不可能同時達到最優(yōu)的。本論文理論研究的重點就是在應用時如何平衡這幾個方面，尋求一個新的平衡點：利用加密技術對原始秘密信息進行加密置亂預處理，置亂后得到的密文只有使用正確的解密密鑰才能還原，以此增加信息的可靠性；置亂后的信息類似于

5、隨機噪聲，對攻擊者判斷是否隱藏了信息增加了難度，增加了隱藏的不可感知性；為增加秘密信息的抗干擾性、提高載體圖像的隱藏容量，對傳統LSB算法進行如下改進：(1)根據人眼視覺系統對顏色敏感度的理論，通過亮度公式I=0.3R+0.59G+0.11B可知，人眼對綠色最敏感，對紅色次之，而對藍色最不敏感。因此，可以用秘密信息替換每個象素RGB亮度分量最低不同個位數的比特位。實驗表明，B分量改變最低2位比特位，G分量改變最低1位比特位，

6、R分量改變最低1位比特位不會使圖像發(fā)生人眼容易察覺的變化;(2)改變傳統LSB算法的替換機制。傳統LSB算法的替換機制為順序替換，本論文提出的嵌入方案為隨機選擇載體圖像像素，判斷該像素所代表的顏色分量后，進行1位或2位的最低有效位替換。如此，外界對含密圖像進行的涂、畫等惡意攻擊被分散到秘密信息的不同地方，形成了點狀的隨機噪聲，大大降低對視覺效果的影響，有效的提高了秘密信息的抗干擾性。另外，隨機嵌入法在不改變秘密信息抗干擾性的

7、基礎上，在一定程度上還可增加載體圖像的隱藏容量。本論文在理論上所作的主要工作及所取得的成果，分述如下。1)本文在第4章對IDEA加密算法進行了研究，并在第5章對其密鑰空間進行相應的改善后將該算法應用于數字圖像的顏色空間置亂上，提高秘密信息的可靠性與不可感知性；2)第6章研究了生成無重復隨機數序列問題，實現了LSB無重復隨機嵌入方案，將外界對含密圖像的惡性攻擊分散到畫面的不同地方，提高了傳統LSB算法的魯棒性；隨機嵌入方案對

8、載體圖像的質量影響大大減少，得到的含密圖像與載體圖像的峰值信噪比增加2-3dB，提高了含密圖像的不可感知性；利用無重復隨機嵌入方案在一定程度上也可提高載體圖像的隱藏容量。本論文在應用上所作的主要工作及所取得的成果，分述如下：1)本論文第4章分析了動態(tài)鏈接庫的功能與結構，闡述了Visual C++生成動態(tài)鏈接庫與Visual Basic調用動態(tài)鏈接庫的方法以及Visual C++與VisualBasic聯合調試的過程。并生成了

9、可供使用的IDEA動態(tài)鏈接庫。該動態(tài)鏈接庫提供11個導出函數，10個內部函數，可對字節(jié)數組、字符數組、整型數、字符串和文件等5種類型的入參變量進行加密置亂，并提供了生成密鑰的函數。利用該動態(tài)鏈接庫，用戶可方便的對不同類型的文件進行加密置亂；2)Visual Basic為前臺開發(fā)工具，通過指定待加密文件的完整路徑，調用提供的IDEA動態(tài)鏈接庫提供的文件加、解密函數實現任意類型文件的加、解密；3)Visual Basic為前臺開

10、發(fā)工具，通過Oracle提供的0040技術實現與Oracle數據的連接；提供提取和存儲Oracle數據庫BLOB字段中數字圖形圖像文件的功能；通過調用上步提及的IDEA動態(tài)鏈接庫實現對Oracle數據庫中存儲的數字圖像進行加密置亂；4)24位BMP圖像的位平面信息繪制功能，即各個像素點的各個分量的相同位共同組成的新的二值圖像。利用該功能可以分析BMP圖像的位平面特性；5)繪制BMP圖像LSB與MSB信息的功能，即最低有效位信

11、息和最重要位信息，通過數值與模型分析指出LSB所蘊含的信息對于圖像整體來說，能量很微弱，在視覺上很難察覺，是進行信息隱藏的有效宿主空間；6)基于本論文提出的無重復隨機嵌入方案的信息隱藏與提取功能，實現在BMP格式數字圖像中隱藏或提取秘密信息；7)計算圖像均方根誤差MSE與峰值信噪比PSNR：對于載體圖像和含密圖像，采用均方根誤差MSE來反映它們之間的誤差，采用峰值信噪比PSNR衡量它們之間的客觀保真度。均方根誤差越小，說明