图像LSB隐写的消息提取方法研究

摘要

隐写分析是信息隐藏的一个重要分支，其在军事和国家安全方面具有重要意义。目前隐写分析的研究主要集中于隐写消息的存在性检测。而提取出隐藏的秘密消息(即提取攻击)对电子辩论中有效取证打击网络犯罪起决定性作用，还对隐写检测具有重要意义，也是隐写分析领域亟需发展、但十分困难的一个研究方向。
　　图像是当前互联网中应用最为广泛的载体文件之一，LSB(Least Significant Bit)隐写是互联网上应用最为广泛的隐写方法。由于隐藏的秘密消息可能为密文，也可能为明文，因此本文在这两种情况下，研究图像LSB隐写的消息提取方法。
　　本文主要研究成果如下：
　　1.嵌入消息为明文时，研究空域连续与随机LSB替换\匹配隐写的消息提取方法。1)改进现有的空域连续LSB替换\匹配隐写的消息提取方法。主要工作是理论计算出窗口长度，提高提取消息的准确度。2)提出一种空域随机LSB替换\匹配的消息提取方法。利用中英文明文字节比特的统计特性，提出一种恢复隐写密钥方法，从理论上推导出恢复隐写密钥的唯一解距的公式，同时讨论漏检情况。实验结果也表明本文方法的可行性和有效性。
　　2.嵌入消息为明文时，首次研究连续和随机Jsteg隐写的消息提取方法。1)提出一种针对连续Jsteg隐写的检测方法，并给出检测窗口长度；2)估计出载体图像的DCT系数直方图，从理论上推导出提取窗口长度的计算公式，并提出一种针对连续Jsteg隐写的消息提取方法；3)提出一种改进的消息提取方法，降低了计算复杂度。4)提出一种针对随机Jsteg隐写的隐写密钥恢复方法，并从理论上推导出恢复隐写密钥的唯一解距的公式。实验结果也表明本文方法的可行性和有效性。
　　3.嵌入消息为密文时，研究JPEG域随机LSB隐写的隐写密钥恢复方法。利用真伪隐写密钥提取的消息比特分布差异，基于参数假设检验提出一种恢复隐写密钥方法。在给定犯第一类、第二类错误概率的情况下，从理论上推导出样本容量的计算公式。对随机Jsteg隐写和随机F3隐写的实验也表明本文方法的可行性和有效性。
　　4.首次研究对F5隐写的提取攻击方法。首先，利用差分攻击对F5隐写的矩阵编码进行攻击；然后，当载密图像中的正奇和负偶AC系数的频数和与负奇和正偶AC系数的频数和不近似相等时，基于非参数假设检验提出一种恢复隐写密钥的方法；最后，利用F5隐写软件将元数据(编码参数和消息长度)嵌入到混洗后DCT系数的软件实现方式，对隐写密钥空间中的密钥进行筛选，降低了隐写密钥空间的势。实验结果也表明本文方法的可行性和有效性。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 隐写分析与提取攻击的困难性

1.3 提取攻击研究现状

1.4 本文结构

第2章 明文空域LSB隐写的消息提取方法

2.1 中英文字节比特统计特性

2.2 针对明文空域连续LSB隐写的消息提取方法的改进

2.3 针对明文空域随机LSB隐写的消息提取方法

2.4 小结

第3章 明文连续和随机Jsteg隐写的消息提取方法

3.1 JPEG图像相关知识

3.2 连续和随机Jsteg隐写

3.3 对连续Jsteg隐写的检测方法

3.4 对连续Jsteg隐写的消息提取方法

3.5 对随机Jsteg隐写的隐写密钥恢复方法

3.6 实验结果与分析

3.7 小结

第4章 JPEG域随机LSB隐写的隐写密钥恢复方法

4.1 JPEG域随机LSB隐写

4.2 JPEG图像DCT系数分布

4.3 隐写密钥恢复方法

4.4 随机Jsteg隐写的密钥恢复方法实验

4.5 随机F3隐写的密钥恢复方法实验

4.6 总结

第5章 对F5隐写的提取攻击

5.1 F5隐写

5.2 对矩阵编码的攻击

5.3 隐写密钥恢复方法

5.4 对元数据的攻击

5.5 实验结果与分析

5.6 小结

第6章 结束语

致谢

参考文献

作者简历