在諜戰劇和偵探小說(shuō)中，我們經(jīng)常能見(jiàn)到這樣的場(chǎng)景——特務(wù)用藥水將情報寫(xiě)到紙上，收到情報的上級再通過(guò)顯影技術(shù)把情報還原出來(lái)。將秘密信息通過(guò)可公開(kāi)的載體進(jìn)行傳遞，且不被第三方發(fā)現，這就是“隱寫(xiě)術(shù)”。

隱寫(xiě)術(shù)的英文是Steganography，來(lái)源于特里特米烏斯的一本講述密碼學(xué)與隱寫(xiě)術(shù)的著(zhù)作Steganographia，該書(shū)名來(lái)源于古希臘詞匯stegons（隱藏、隱蔽）和graphia（寫(xiě)、畫(huà)），意即“隱秘書(shū)寫(xiě)”。隱寫(xiě)術(shù)的概念于1499年首次引入，但這個(gè)想法的出現其實(shí)在古代就有了。古羅馬古典主義詩(shī)人奧維德提出用新鮮牛奶在信上書(shū)寫(xiě)，不會(huì )留下痕跡，之后再沾上煤的灰燼，便能讀取信的內容。

隱寫(xiě)術(shù)與加密技術(shù)

隱寫(xiě)術(shù)是隱藏信息的一種技術(shù)，它和加密的區別就在于，對加密而言，第三方是知道數據被加密的，只是不知道加密前數據是什么樣，隱寫(xiě)術(shù)則側重于讓人無(wú)法察覺(jué)數據的存在性。

加密技術(shù)以密碼學(xué)為理論基礎，對明文進(jìn)行加密變換，輸出密文，實(shí)現對信息內容的保密，如圖1所示。其實(shí)質(zhì)是使得通信的內容在沒(méi)有正確的解密密鑰的情況下不可讀。加密技術(shù)只是設法隱藏秘密信息的內容，可保證內容的安全，但并不保證形式上的安全，暴露了通信的行為，容易引起懷疑，也給攻擊者留下了追蹤的線(xiàn)索。而隱寫(xiě)技術(shù)是近年來(lái)多媒體信息與信號處理領(lǐng)域提出的一種解決通信安全的新方法，如圖2所示。將某些特殊信息隱藏于正常載體之中，從而掩蓋特殊信息存在的事實(shí)。隱秘通信掩蓋了秘密通信的行為，不易引致攻擊者的懷疑，攻擊者也很難追蹤發(fā)信者。

圖1 信息加密示意圖

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圖2 隱寫(xiě)技術(shù)示意圖

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在實(shí)踐中，為了獲得更高級別的安全，可以結合使用兩種技術(shù)，如先利用密碼技術(shù)對秘密信息進(jìn)行加密，再通過(guò)隱寫(xiě)術(shù)將加密過(guò)后的秘密信息隱藏于載體中，通過(guò)掩蔽媒體的傳送來(lái)達到秘密信息安全傳送的目的，如圖3所示。

圖3 加密與隱寫(xiě)結合示意圖

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隱寫(xiě)術(shù)的應用

1.嵌入圖像

將秘密信息編碼嵌入到數字圖像中是目前使用最廣泛的一種隱寫(xiě)。

人眼對數字圖像的某些區域并不敏感，圖像中若只發(fā)生微小的變化，僅憑人眼很難區分，這種特性被稱(chēng)為人類(lèi)視覺(jué)有限性，嵌入圖像的隱寫(xiě)術(shù)正是利用了這一特性。絕大多數的文本、圖像、密文或其他任何形式的媒體都可以生成比特流嵌入到數字圖像中。隨著(zhù)數字圖像廣泛的使用，載體為數字圖像的隱寫(xiě)也在持續增長(cháng)。在Internet的每個(gè)網(wǎng)站上，都存在著(zhù)數字圖像，所以數字圖像成為最有效的隱藏信息的載體。最典型的圖像由640×480像素組成，在256色（8位)的圖像中幾乎能隱藏大約300K字節的信息。高質(zhì)量的圖像由1024×768像素組成，在24位的圖像中能隱藏大約2兆字節的數據。并且這些圖像文件都需要使用壓縮技術(shù)來(lái)減少圖像的大小，以便圖像在Internet上使用和傳輸。

目前，流行著(zhù)很多壓縮算法，其中最常用的有三種圖像格式:BMP，GIF和JPEG。在Internet上選擇用于隱寫(xiě)術(shù)的圖像時(shí)，我們首先選擇BMP和GIF。因為這兩種格式的圖像能提供無(wú)損壓縮。壓縮的圖像可以精確的還原。而JPEG壓縮算法不能提供無(wú)損壓縮，它使用的技術(shù)是使用移動(dòng)點(diǎn)計算傳送圖像到整數矩陣。這種變換處理可能產(chǎn)生錯誤并能消除一部分圖像，但人眼是不能覺(jué)察的，但是對于隱藏的信息可能造成破壞或改變。

下面給出將密文放入圖版中的例子。密文是密鑰，密鑰是經(jīng)過(guò)加密算法生成的，需要經(jīng)過(guò)Internet這種開(kāi)放的環(huán)境中傳送出去。通過(guò)編寫(xiě)的隱寫(xiě)軟件，將密鑰嵌入了原始圖片。如圖4所示。對讀者而言，這兩幅圖是相同的，但在第二幅圖中已經(jīng)嵌入了密鑰，所以對第三方而言，是感覺(jué)不到密鑰的存在的，這樣就達到了秘密傳輸密鑰的目的。當接收者收到圖片，可以用隱寫(xiě)軟件提取出密鑰。

圖4 原始圖片與嵌入密鑰圖片對比

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2.嵌入音頻

音頻中的隱寫(xiě)是根據人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統(Human Auditory System，HAS)來(lái)進(jìn)行的，眾所周知，對相同頻率的音頻信號，人與人之間的敏感度有很大差異，所以在隱寫(xiě)術(shù)中對音頻進(jìn)行編碼是具有挑戰性的一項工作。聽(tīng)覺(jué)系統中存在一個(gè)聽(tīng)覺(jué)閾值電平，低于這個(gè)電平的聲音信號就聽(tīng)不到，聽(tīng)覺(jué)閾值的大小隨聲音頻率的改變而改變，每個(gè)人的聽(tīng)覺(jué)閾值也不同。大多數人的聽(tīng)覺(jué)系統對2kHz～ 5kHz之間的聲音最敏感。一個(gè)人是否能聽(tīng)到聲音取決于聲音的頻率，以及聲音的強度是否大于該頻率對應的聽(tīng)覺(jué)閾值。因為人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統是一個(gè)動(dòng)態(tài)的范圍。根據人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統的這一特性，可以將秘密信息隱藏到強度較弱的頻率中，也就是說(shuō)，某段聲音頻率的強度之上，人能聽(tīng)到，這一強度之下，人就不能聽(tīng)到這段聲音，那么，就可以將相應的時(shí)間軸上的信號轉換到頻率軸上，計算出各頻率的強度，然后將秘密信息嵌入到比這些頻率強度低的各頻率中去。根據人對音強敏感度不同，還可以將秘密信息加載到較高強度的不同比特中。音頻隱寫(xiě)中通常使用三種流行編碼：最低位編碼，相位編碼和擴頻。在Internet網(wǎng)上,每個(gè)站點(diǎn)幾乎都有音頻媒介，秘密信息就可以嵌入這類(lèi)媒體。最流行使用的媒體的格式是wav和mp3。

圖5 原始音頻文件與嵌入密鑰音頻文件對比

圖片來(lái)源：參考文獻[3]

參考文獻

[1]王文惠,孟兵,周良柱,等.信息時(shí)代的隱寫(xiě)術(shù)[C].//全國第二屆信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì )論文集.北京:2000:60～63.

[2]李友,張定會(huì ).基于隱寫(xiě)術(shù)的信息隱藏技術(shù)[J].信息技術(shù),2010,(7):119-122. DOI:10.3969/j.issn.1009-2552.2010.07.033.

[3]葛秀慧,胡愛(ài)華,田浩,等.隱寫(xiě)術(shù)的研究與應用[J].計算機應用與軟件,2007,(11):57-60. DOI:10.3969/j.issn.1000-386X.2007.11.022.

[4]科普知識：什么是攻擊隱寫(xiě)術(shù)

http://app.myzaker.com/news/article.php?pk=5991058e1bc8e0ab2c00006b

[5]獨家｜情人、囚徒、間諜：古往今來(lái)隱形墨水的故事

http://www.sohu.com/a/113182644_458808