周 苑，周 巖

(河南工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，河南 鄭州 451191)

隨著電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銀行、網(wǎng)絡(luò)聊天等與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，越來(lái)越多的重要信息需要保密和安全傳輸，然而信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中卻存在各種安全隱患,所以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何能夠安全隱秘地通信成為網(wǎng)絡(luò)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容.

信息隱藏技術(shù)(Information hiding)是在傳統(tǒng)密碼學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)涉及信息論、密碼學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等多種學(xué)科的綜合性學(xué)科.信息隱藏技術(shù)利用人類(lèi)感覺(jué)器官對(duì)數(shù)字信號(hào)的感覺(jué)冗余，將一個(gè)消息隱藏在另一個(gè)普通消息中，由于隱藏后的消息的外部表現(xiàn)只是普通消息的外部特征，故并不改變普通消息的外部特征和使用價(jià)值[1]，從而保證了信息在傳遞過(guò)程中的保密性和安全性.信息隱藏技術(shù)將待隱藏的秘密信息稱(chēng)為嵌入對(duì)象，將用于嵌入隱藏信息的公開(kāi)信息稱(chēng)為載體對(duì)象，通過(guò)使用特定的隱藏算法，將嵌入對(duì)象添加到可公開(kāi)的載體對(duì)象中生成隱藏對(duì)象，為信息的嵌入過(guò)程；使用相反的方法從隱藏對(duì)象中提取嵌入對(duì)象的過(guò)程則為提取過(guò)程，其基本原理如圖1所示.

圖1 信息隱藏系統(tǒng)Fig.1 Information hiding system

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，人們相互交流信息的主要形式是文本，而目前對(duì)文本信息的隱藏方式主要有基于語(yǔ)法、基于語(yǔ)義和基于格式3種.基于語(yǔ)法結(jié)構(gòu)的信息嵌入方式主要通過(guò)移動(dòng)附加語(yǔ)的位置、加入形式主語(yǔ)、將主動(dòng)句式變?yōu)楸粍?dòng)句式及插入“透明短語(yǔ)”等形式進(jìn)行信息隱藏，這種方法使句法結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，容易因不符合常規(guī)用法而引起攻擊者的懷疑，信息容量也不高.基于語(yǔ)義的信息嵌入方式主要通過(guò)同義詞替換手段進(jìn)行信息隱藏，由于漢語(yǔ)的多義性等特點(diǎn)，隱藏對(duì)象極易因不合邏輯或語(yǔ)義不連貫等引起攻擊者的注意，魯棒性較差.而基于格式的信息隱藏主要通過(guò)調(diào)整行間距、字間距、改變字符特征(字體、顏色、大小、下劃線等)等手段嵌入信息，這種方法嵌入的信息量有限，不能抵御格式攻擊.根據(jù)文獻(xiàn)[2]的工作，本研究提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)聊天的信息隱藏方法，增大了存儲(chǔ)容量，與文獻(xiàn)[2]的方法相比，本方法更接近實(shí)際應(yīng)用，隱蔽性更好.

1 基于網(wǎng)絡(luò)聊天的信息隱藏的設(shè)計(jì)思想

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，聊天雙方可通過(guò)文本、語(yǔ)音、視頻等手段進(jìn)行信息交流，有時(shí)候?yàn)榱丝焖俦憬莸乇磉_(dá)一些語(yǔ)義，往往還會(huì)進(jìn)行表情符號(hào)的傳遞.為了在聊天時(shí)使交流的一些重要信息保密、不被他人獲取，可以在聊天的過(guò)程中綜合利用表情符號(hào)、空格和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等多種手段同步嵌入秘密對(duì)象，將隱藏對(duì)象發(fā)送給聊天的接受者.接受者在接收到隱藏對(duì)象后進(jìn)行解密，得到嵌入的隱蔽信息.隱藏對(duì)象在外觀特征上和普通的聊天信息無(wú)任何不同，由此可達(dá)到隱蔽通信的目的.

在網(wǎng)絡(luò)聊天中，由于聊天者習(xí)慣的不同，所以在聊天語(yǔ)句的構(gòu)成上有著多種不同的情況，如是否使用表情符號(hào)、表情符號(hào)放在句首還是句尾、表情符號(hào)和內(nèi)容之間是否添加空格等，也可以通過(guò)不同的表情符號(hào)傳遞一些特定的隱蔽信息.這些情況從視覺(jué)角度來(lái)看沒(méi)有任何特殊的地方，本研究基于這些特點(diǎn)，提出了網(wǎng)絡(luò)聊天中的信息隱藏方法，總體設(shè)計(jì)遵循定義1～5.

定義1：若表情符號(hào)出現(xiàn)在句首，則代表“1”，出現(xiàn)在句尾則代表“0”.

定義2：根據(jù)表情符號(hào)前后是否有空格出現(xiàn)，可隱藏兩位信息，如前后均無(wú)空格代表“00”，前無(wú)空格后有空格代表“01”，前有空格后無(wú)空格代表“10”，而前后均有空格則代表“11”.

定義3：句尾有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)代表“1”，否則代表“0”.

定義4：字體顏色可設(shè)置為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、黑其中的一種，可隱藏000，001，010，011，100，101，110或111其中的一種信息.

定義5：根據(jù)聊天內(nèi)容字符數(shù)的奇偶性隱藏1位信息，若字符數(shù)為奇數(shù)，代表隱藏“1”；若字符個(gè)數(shù)為偶數(shù)，代表隱藏“0”.

2 隱藏算法設(shè)計(jì)

輸入:任意的聊天文本M和待隱藏的消息W;輸出:嵌入隱藏信息后的文本M＇ .步驟如下：

(1)發(fā)送者和接受者定義相同的文本顏色，規(guī)定相同的密鑰.(2)發(fā)送者將二進(jìn)制信息通過(guò)軟件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制序列，并將其按字節(jié)分組.(3)取字節(jié)的第一位，判斷是1還是0.根據(jù)表情符號(hào)的位置，若為1，則將表情符號(hào)放在句子開(kāi)頭；若為0，則將表情符號(hào)放在句子的結(jié)尾.(4)取字節(jié)的第2,3位，判斷其值.根據(jù)表情符號(hào)前后的空格，若為“00”則表情符號(hào)前后均無(wú)空格；若為“01”則表情符號(hào)前無(wú)空格，后有空格；若為“10”則表情符號(hào)前有空格，后無(wú)空格；若為“11”則將前后均設(shè)空格.(5)取字節(jié)的第4,5,6位，判斷其值.根據(jù)其值為文本設(shè)置不同的顏色值，取#ff0000，#ffa500，#ffff00，#00ff00，#00ffff，#0000ff，#ff00ff，#000000中的一種.(6)取字節(jié)的第7位，判斷是1還是0.根據(jù)其值輸入一條隨意的聊天語(yǔ)句，字符數(shù)的奇偶性與該位保持一致.(7)取字節(jié)的第8位，判斷是1還是0.若值為1，則根據(jù)語(yǔ)句加上相應(yīng)的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)“.”或“？”；若為0，則不加標(biāo)點(diǎn)符號(hào).(8)將含密文本發(fā)送給接受者.(9)重復(fù)第(3)～(8)步，直至將所有的隱秘信息傳送完畢.

提取隱藏信息的過(guò)程則為隱藏過(guò)程的逆過(guò)程.接受者查看接收到的每條消息表情符號(hào)的位置，若在句首，字節(jié)數(shù)組第一個(gè)元素存儲(chǔ)“1”，否則存儲(chǔ)“0”；根據(jù)表情符號(hào)前后空格的情況，將提取的信息寫(xiě)入數(shù)組的第2,3元素；根據(jù)文本的顏色，提取三位信息，寫(xiě)入字節(jié)數(shù)組的第4,5,6元素；查看含密文本的字符數(shù)的奇偶性，若為奇數(shù)，則將“1”寫(xiě)入字節(jié)數(shù)組的第七元素，否則寫(xiě)入“0”；最后根據(jù)是否有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，將“1”或“0”寫(xiě)入字節(jié)數(shù)組.

3 程序?qū)崿F(xiàn)

作為一種信息隱藏技術(shù)，不僅要在理論上可行，還要在程序上實(shí)現(xiàn)，并且需要實(shí)際驗(yàn)證才能得出可靠的結(jié)論.網(wǎng)絡(luò)聊天時(shí)信息隱藏程序的實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單，如圖2所示.信息提取過(guò)程則為該過(guò)程的逆過(guò)程.

圖2 信息隱藏流程Fig.2 Information hiding process

4 實(shí)驗(yàn)與分析

下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明信息的隱藏和提取過(guò)程.假定在A和B的通信中，需要隱藏信息“避”，首先將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列“1011000111011100”，按字節(jié)分為兩組，發(fā)送兩條消息將信息隱藏，如圖3所示.

圖3 聊天信息Fig.3 The messages of chat

當(dāng)接收者收到聊天信息后，首先根據(jù)表情符號(hào)的位置和前后的空格情況得到前三個(gè)比特位的信息“101”，然后根據(jù)文本顏色青色判斷緊接著的三個(gè)比特位信息為“100”，再根據(jù)文本字符個(gè)數(shù)判斷奇偶性，寫(xiě)入第七比特位信息“0”，最后根據(jù)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)寫(xiě)入“1”.第二條聊天語(yǔ)句用相同的方法處理.最后，接受者從兩條聊天語(yǔ)句中獲取隱藏的秘密信息“1011000111011100”，再進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換得到隱藏文本信息“避”，從而達(dá)到自然有效且隱蔽通信的目的.

分析該算法可知,該算法有多種方法將秘密信息隱藏在公開(kāi)的聊天文本中，方式自然，隱蔽性更強(qiáng).根據(jù)該隱藏算法，一條簡(jiǎn)單的聊天語(yǔ)句可以隱藏一個(gè)字節(jié)的信息，收發(fā)雙方可以像普通聊天一樣，通過(guò)多條聊天語(yǔ)句隱藏大容量的消息.通信雙方通過(guò)密鑰來(lái)隱藏和提取信息，為了加強(qiáng)安全性能，可單獨(dú)傳送密鑰.在提取隱藏信息的過(guò)程中，該方法并不需要任何其他信息，只需對(duì)聊天文本進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)秘密信息的盲提取.

5 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)聊天中的信息隱藏技術(shù)是一種簡(jiǎn)單可行、可以廣泛應(yīng)用的方法，該方法構(gòu)造簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、隱藏和提取速度快，只需輸入待發(fā)送文本和待隱藏信息，就可以構(gòu)造相應(yīng)的載體文本，不會(huì)對(duì)聊天速度產(chǎn)生顯著影響，便于應(yīng)用推廣.

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳波，譚運(yùn)猛，吳世忠.信息隱藏技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2005，33(2):21-23,27.

[2] 陳萍，孫利.基于表情符號(hào)的信息偽裝算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,43(4):456-459.

[3] 廖琪男.基于Word和PPT文檔圖像的信息隱藏[J].計(jì)算機(jī)工程，2010，36(10)：163-164.

[4] 鐘征燕.基于PDF文檔結(jié)構(gòu)的數(shù)字水印算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012(10)：2776-2778，2782.

[5] 劉東，周明天.利用字符的冗余編碼攜帶隱藏信息的文本數(shù)字水印技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2007(2)：155-157.