龍虎 張泓筠

摘 ?要： 在大數(shù)據(jù)環(huán)境下隱藏多載體圖像信息時(shí)，傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)隱藏范圍小，隱藏后信息極易被外來技術(shù)破解。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)一種新的大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)，給出系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了看門狗和處理器，看門狗選用的芯片為MAX813芯片，能夠全方位監(jiān)控系統(tǒng)多載體圖像信息的隱藏過程，處理器選用PICR處理器，能夠短時(shí)間內(nèi)完成大數(shù)據(jù)的處理。軟件由多載體圖像信息檢測、多載體圖像信息過濾、多載體圖像信息隱藏三部分組成。為檢測系統(tǒng)工作效果，與傳統(tǒng)隱藏系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的隱藏系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)隱藏大范圍多載體圖像信息，被隱藏后的信息很難被外來技術(shù)入侵和破解。

關(guān)鍵詞： 多載體圖像; 圖像信息; 隱藏系統(tǒng); 圖像隱藏; 信息隱藏; 大數(shù)據(jù)環(huán)境

中圖分類號(hào)： TN915.08?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2019）19?0073?05

Abstract： When multi?carrier image information is hidden in the big data environment， the traditional information hiding system has a small hiding range， and its hidden information is easily cracked by foreign technologies，. In order to solve this problem， a new multi?carrier image information hiding system used in big data environment is designed. The overall structure of the systematic hardware is given， and the watchdog and processor are designed emphatically. The MAX813 chip is selected as watchdog， which can comprehensively monitor the hiding process of multi?carrier image information. The PICR processor is adopted for processing big data in a short time. The software consists of three parts （multi?carrier image information detection， multi?carrier image information filtering and multi?carrier image information hiding）. A comparison experiment was made between the proposed system and the traditional hidden system to detect the working effect of the proposed system. The experimental results show that the designed hiding system can hide a large range of multi?carrier image information in a short time， and the hidden information is difficult to be invaded and cracked by foreign technologies.

Keywords： multi?carrier image; image information; hiding system; image hiding; information hiding; big data environment

0 ?引 ?言

步入21世紀(jì)以后，全球進(jìn)入了信息化時(shí)代，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)不斷改變著人們的生活，然而網(wǎng)絡(luò)化信息時(shí)代在提供便利的同時(shí)，也帶來了各種威脅，由于計(jì)算機(jī)的共享性，大量的信息會(huì)出現(xiàn)泄露。如今信息安全已經(jīng)成為世界性的問題，越來越多的用戶希望通過各種手段保存自己的個(gè)人信息[1]。信息隱藏系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔㈦[藏起來，實(shí)行秘密傳送，提高信息的安全性，對(duì)得到的信息進(jìn)行保密，保證秘密信息在運(yùn)輸與分享時(shí)不受入侵。

目前信息隱藏技術(shù)在公共網(wǎng)絡(luò)中的傳遞有著顯著作用，適用范圍廣泛。隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，各種黑客技術(shù)也在不斷進(jìn)步，它們對(duì)信息的攻擊能力與破解能力不斷提高，傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足當(dāng)前人們提出的安全要求，如何研究更加有效的圖像信息隱藏技術(shù)已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，也是近年來計(jì)算機(jī)領(lǐng)域研究的難點(diǎn)問題[2]。

本文設(shè)計(jì)了一種新的多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔㈦[藏在不易發(fā)覺的載體上，從而避開攻擊者的攻擊范圍，實(shí)現(xiàn)隱藏，保證信息的安全性和保密性，攻擊者也很難發(fā)現(xiàn)信息中包含的秘密信息[3]。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)適用于所有大數(shù)據(jù)環(huán)境下的Android平臺(tái)，且系統(tǒng)體系完整，還可以免費(fèi)使用，對(duì)于其他資源的開發(fā)有巨大幫助，被本文系統(tǒng)保護(hù)的圖像信息資源在任何公共環(huán)境下都可以安全地傳遞與分享。本研究對(duì)于軍事信息保護(hù)、政治信息保護(hù)和經(jīng)濟(jì)信息保護(hù)都有著一定的參考價(jià)值。

1 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了設(shè)計(jì)出更好的大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，本文首先針對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后重點(diǎn)設(shè)計(jì)了看門狗和處理器[4]。設(shè)計(jì)過程如下。

1.1 ?系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大數(shù)據(jù)環(huán)境下多載體圖像信息隱藏系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要分為三層：運(yùn)用程序?qū)?、程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行層。系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

觀察圖1可知，最上層的是運(yùn)用程序?qū)?，系統(tǒng)的運(yùn)用程序?qū)涌梢酝恍┖诵某绦蛲瑫r(shí)應(yīng)用，其程序完全由智能語音形成。與其他系統(tǒng)不同的是，ICER能將程序靈活變換，傳統(tǒng)系統(tǒng)過于死板，而本文設(shè)計(jì)的隱藏系統(tǒng)增加了多種靈活性設(shè)備，使其更符合當(dāng)前時(shí)代應(yīng)用。其次是程序框架層，在第二層，程序框架層包括很多最先進(jìn)的應(yīng)用程序，是一個(gè)十分開放的平臺(tái)，使開發(fā)人員使用硬件設(shè)施設(shè)備時(shí)更加隨意，例如后臺(tái)服務(wù)、鬧鐘提醒、添加狀態(tài)欄等，同時(shí)還開發(fā)了公共組建，用于軟件開發(fā)過程。最后一層也是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，為系統(tǒng)運(yùn)行層，其內(nèi)包含了CIC實(shí)時(shí)庫，可以為系統(tǒng)組件的運(yùn)行提供很大幫助，并能與開發(fā)者進(jìn)行密切溝通。核心庫內(nèi)主要的設(shè)備為媒體庫、B庫、ISKNGFC、瀏覽器引擎庫。

系統(tǒng)運(yùn)行層工作模型如圖2所示。

系統(tǒng)運(yùn)行層安裝在SIFH基礎(chǔ)上，雖然不是真正的核心部分，但是進(jìn)程管理和驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)用以及存儲(chǔ)都十分依賴它。內(nèi)核內(nèi)部存在多個(gè)連接點(diǎn)，負(fù)責(zé)硬件層與軟件層的數(shù)據(jù)交接，使內(nèi)核分散，當(dāng)系統(tǒng)長時(shí)間依賴SIFH內(nèi)核，連接點(diǎn)就會(huì)啟動(dòng)工作，為開發(fā)者省去了各種不必要的驅(qū)動(dòng)程序，為開發(fā)者提供了便利[5]。

系統(tǒng)硬件工作電路如圖3所示。

1.2 ?看門狗設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有大量數(shù)據(jù)，安全性很低，因此本文在系統(tǒng)硬件的看門狗上進(jìn)行了強(qiáng)化設(shè)計(jì)，選用MAX813芯片作為內(nèi)部芯片?？撮T狗結(jié)構(gòu)如圖4所示。工作原理如圖5所示。

為了防止病毒與黑客入侵，可設(shè)置訪問權(quán)限、數(shù)字簽名、防火墻、密碼、身份識(shí)別等技術(shù)，保證計(jì)算機(jī)安全運(yùn)作[6]。訪問權(quán)限技術(shù)只有特定權(quán)限的用戶才有資格訪問資源與相關(guān)程序或數(shù)據(jù)，確保不會(huì)遭到非法訪問以及使用?？撮T狗結(jié)構(gòu)中解決非法訪問的措施有多種，例如網(wǎng)絡(luò)權(quán)限限制、實(shí)時(shí)鎖定監(jiān)控控制、目錄安全控制、節(jié)點(diǎn)安全監(jiān)測、服務(wù)器安全監(jiān)控等。

看門狗內(nèi)部的訪問控制就是其經(jīng)常使用的防護(hù)措施之一[7]。數(shù)字簽名技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)以電子的形式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)信息中，為了能準(zhǔn)確辨別數(shù)字信息，加入了公鑰加密技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)防護(hù)。

數(shù)字簽名技術(shù)一般有兩種用途：一種用于運(yùn)算;另一種則多用于處理一些違法問題，例如冒充、篡改、偽造、抵賴等，被電子交易市場廣泛運(yùn)用。防火墻由硬件與軟件設(shè)備組成，是計(jì)算機(jī)安全的屏障，負(fù)責(zé)攔截不安全因素。防范體系主要是防范各種病毒與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)漏洞，用戶盡量不要使用外來存儲(chǔ)設(shè)備，如移動(dòng)U盤、光盤、硬盤等，避免病毒的入侵與非法訪問。

當(dāng)前計(jì)算機(jī)最為安全的信息保密技術(shù)就是密碼技術(shù)，其內(nèi)包含多種加密方法，最常見的算法為不對(duì)稱加密，除此之外，還包括RSA算法、ELGLALM算法、曲線密碼算法等，使用該算法的用戶會(huì)擁有解密與加密兩種鑰匙;另一種叫做對(duì)稱加密，使用的標(biāo)準(zhǔn)為美國數(shù)據(jù)加密DES標(biāo)準(zhǔn)，能夠完成高級(jí)加密、ARE、DLEM等工作，利用該算法的用戶只擁有一種解密與加密兼顧的鑰匙[8]。身份認(rèn)證技術(shù)已經(jīng)被大量使用，用于識(shí)別計(jì)算機(jī)用戶身份，認(rèn)證形式有短信密碼、雙因素身份認(rèn)證、生物識(shí)別等，其包含兩種特征：一種為生理特征，如視網(wǎng)膜、指紋、聲音等;另一種為物理特征，如密碼口令等?？撮T狗內(nèi)部電路如圖6所示。

1.3 ?處理器設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的信息隱藏系統(tǒng)不支持圖像處理，本文使用PICR處理器，并運(yùn)用MSJ35圖像編解碼對(duì)MSJ35圖像進(jìn)行隱藏，由于編解碼較為復(fù)雜，必須要運(yùn)行Licg系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫才能取得OIY系數(shù)，并利用語音實(shí)現(xiàn)OIY領(lǐng)域的信息隱匿技術(shù)[9]。處理器結(jié)構(gòu)如圖7所示。

為了使圖7中的處理器正常使用，需要移植JSIV與NNGB數(shù)據(jù)庫，并調(diào)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行信息隱藏。通過處理芯片將MSJ35圖像進(jìn)行解碼，并能得到其文件中的像素?cái)?shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)像素的灰度值進(jìn)行對(duì)比，如果處理器中的DIK與隱藏信息相同，就不可對(duì)DIK修改，否則會(huì)執(zhí)行其他程序，取代之前的DIK，使其高度維持在7位數(shù)，并不可修改。處理器在對(duì)修改后的數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行破解時(shí)，會(huì)形成破解程序。在嵌入代碼編寫時(shí)，利用組件工具進(jìn)行編程與移植JSIV數(shù)據(jù)庫，并調(diào)整數(shù)據(jù)庫內(nèi)的載體圖像OIY系數(shù)。在操作過程中，處理器選擇中度頻率系數(shù)，因?yàn)榈皖l率與高頻率在采取圖像信息時(shí)，系數(shù)大部分都為零，不可能被隱藏[10]。