流數(shù)據(jù)中基于信息隱藏的完整性保護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互已成為信息獲取、信息共享的主要方式，在軍事國防、科學(xué)研究、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療、智能交通等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。然而人們的數(shù)據(jù)交互并不是安全可靠的，除了網(wǎng)絡(luò)自身的原因之外，人們的數(shù)據(jù)還會遭受惡意攻擊者未經(jīng)授權(quán)的非法篡改。因而保護(hù)傳輸中流數(shù)據(jù)的完整性已成為各國政府和學(xué)術(shù)界特別關(guān)注的問題。
　　信息隱藏技術(shù)可以把完整性信息以秘密信息的形式隱藏到載體之中，不但可以保護(hù)完整性信息，而且還可以降低數(shù)據(jù)傳輸量，因而

2、基于信息隱藏的完整性保護(hù)已成為研究的熱點(diǎn)之一。而在實(shí)際應(yīng)用中會遇到大量的數(shù)據(jù)傳輸，如視頻碼流、批量序列等，在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性驗(yàn)證以及篡改定位識別時(shí)，算法的效率和速度是至關(guān)重要的。因此，研究基于信息隱藏的快速完整性保護(hù)技術(shù)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　考慮到載體結(jié)構(gòu)對信息隱藏算法的約束，結(jié)合實(shí)際科研項(xiàng)目需求，本文以DNA序列和壓縮視頻碼流為載體，探究流數(shù)據(jù)中基于信息隱藏的完整性保護(hù)方案。論文的主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:<

3、br>　　1.提出了基于信息隱藏的流數(shù)據(jù)快速完整性驗(yàn)證和篡改定位算法。流數(shù)據(jù)作為一種長序列數(shù)據(jù)，快速的完整性驗(yàn)證和篡改定位是必要的。目前的方法基本是對整個(gè)文件生成完整性校驗(yàn)值進(jìn)行驗(yàn)證，或者由于篡改定位的需求，把整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，對每一個(gè)分塊分別計(jì)算完整性校驗(yàn)值，然后進(jìn)行逐塊驗(yàn)證，這樣驗(yàn)證效率比較低。本算法以Merkle哈希樹為基礎(chǔ)，通過Merkle哈希樹來構(gòu)建需要嵌入的完整性水印信息，以達(dá)到快速的完整性驗(yàn)證和篡改定位。考慮到大量的流數(shù)據(jù)

4、，設(shè)計(jì)了二級Merkle哈希樹來進(jìn)一步提高驗(yàn)證效率和速度。該方法先后應(yīng)用到DNA序列、批DNA序列和壓縮視頻碼流中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法的高效性，尤其適用于篡改率比較低的情況。
　　2.提出了基于拖尾系數(shù)符號編碼碼流的壓縮視頻碼流隱寫算法。由于載體對信息隱藏算法的影響，為了提高完整性驗(yàn)證的效率，需要直接在壓縮碼流上嵌入完整性信息。與DNA序列不同，壓縮碼流是高度壓縮的碼流序列，存在的冗余量很少，而且在視頻碼流中嵌入信息后，需要保證其

5、結(jié)構(gòu)能夠正常的解碼，因而需要設(shè)計(jì)新的信息隱藏算法。通過分析三種類型拖尾系數(shù)符號編碼碼流載體的失真情況，本文提出了兩種方法，方法一是基于載體順序的壓縮視頻碼流信息隱藏方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法帶來的視頻失真更少;方法二是基于STC編碼的最小化壓縮視頻碼流隱寫失真模型，通過設(shè)計(jì)失真函數(shù)，把完整性信息更為均勻的分散到多個(gè)視頻幀中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明方法二優(yōu)于方法一。在最小化壓縮視頻碼流隱寫失真模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了視頻失真與定位精度的關(guān)系，旨在根