RSA與LSB算法的信息隱藏范文

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《通信技術(shù)雜志》2014年第六期

1BMP格式及LSB算法

BMP文件是Windows操作系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)的圖像文件格式，它將內(nèi)存或顯示器的圖像數(shù)據(jù)直接按位存存儲(chǔ)到磁盤文件中，擴(kuò)展名為BMP，稱為BMP位圖。BMP圖像文件包括4部分:位圖文件頭、位圖信息頭、顏色表和位圖數(shù)據(jù)［4］。24位BMP圖像文件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1)文件頭由54個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)段組成，包含圖像文件頭和圖像信息頭兩部分，文件頭表明了該圖像文件的類型、大小、圖像及打印格式等信息。2)圖像數(shù)據(jù)部分從第55個(gè)字節(jié)開始，以圖像的左下角為起點(diǎn)，每個(gè)像素點(diǎn)用連續(xù)的3個(gè)字節(jié)表示，分別代表藍(lán)、綠、紅三基色在該像素中的亮度。此外，還需要注的是Windows系統(tǒng)規(guī)定每個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須位4的整數(shù)倍，不足4的倍數(shù)的則要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充。比如有一個(gè)W×H大小的位圖，其中W為位圖的寬度、H為位圖的高，每像素占N個(gè)比特，則掃描行所占的真實(shí)字節(jié)數(shù)為:DataSizePerLine=(W×N/8+3)/4×4在不壓縮情況下位圖數(shù)據(jù)的大小為:biSizeImage=DataSizePerLine×H1．2BMP文件中LSB應(yīng)用LSB(LeastSignicantBit，最低比特位嵌入技術(shù))是將私密信息嵌入BMP圖像文件的像素值的最低的1～3bit，當(dāng)嵌入的比特?cái)?shù)不大于3時(shí)對(duì)載體圖像的品質(zhì)影響最小，圖像質(zhì)量不會(huì)明顯下降。在信息還原時(shí)只需知道嵌入比特?cái)?shù)和具體比特位置便可將信息還原出來(lái)。對(duì)于BMP位圖文件，在不改變圖像的質(zhì)量的情況下，根據(jù)亮度公式I=0．299R+0．587G+0．114B，以及人眼視網(wǎng)膜細(xì)胞對(duì)綠色最敏感，對(duì)藍(lán)色最不敏感的理論。對(duì)于每個(gè)BMP位圖像素，如果改變一個(gè)字節(jié)的最低有效位，其誤差率≤1/255。根據(jù)亮度公式，分別改變R、G、B各分量的最低2位、1位、3位，人眼仍不能明顯感覺(jué)到圖像的變化。因此，對(duì)于一幅24位位圖，其每像素可隱藏6bit的信息。

2隱藏信息預(yù)處理

2．1信息分割信息分割的主要目的是為了增加信息隱藏技術(shù)的不可逆性，將私密信息隨機(jī)分割，記錄下分割順序后，將分割后的文件名通過(guò)MD5加密算法進(jìn)行加密，私密信息分割后用信息接收方的公鑰進(jìn)行rsa加密，信息只有接收方才能解密，因此大大增加了系統(tǒng)的安全性。信息分割流程如圖1所示。

2．2RSA加密

2．2．1RAS加密算法流程1)選兩個(gè)保密的大素?cái)?shù)p和q［5］。2)計(jì)算n=pq，m=(p－1)(q－1)，其中m是n的歐拉函數(shù)值。3)選一整數(shù)e，滿足1＜e＜m，且gcd(m，e)=1。4)計(jì)算d，滿足de≡1modm。5)以{e，n}為公鑰，{d，n}為私鑰。6)將明文P，加密為密文C，計(jì)算方法為:c≡P^emodn。7)將密文C解密為明文P，計(jì)算方法為:P≡C^dmodn。

2．2．2私密信息RSA加密算法描述//加密信息隱藏Input載體and隱藏信息;(publicKey==””)//首次加密，則應(yīng)產(chǎn)生公鑰與私鑰{writeFile(publicKey，privateKey);//生成公鑰與私鑰并保存到文本read隱藏信息;convert字節(jié)流;RSA(分組字節(jié)流);//加密，獲得密文Convert十六進(jìn)制密文;lsb(十六進(jìn)制密文，載體);//隱藏信息Output掩護(hù)圖像(24位bmp);}//解密信息提取Input掩護(hù)圖像andprivatKeyand保存隱藏信息的路徑;LSB提取加密后的隱藏信息;//提取信息Convert字節(jié)流;RSA(字節(jié)流，privateKey);//解密，獲得隱藏信息writeFile(隱藏信息);//保存隱藏信息output隱藏信息;//輸出隱藏信息

3LSB算法的改進(jìn)

通常LSB算法是采用直接轉(zhuǎn)換載體圖像的最低位方法來(lái)隱藏私密信息。比如利用LSB算法置最低k位實(shí)現(xiàn)在一個(gè)M×N大小的載體圖像中隱藏私密信息，則私密信息的提取公式為:其中，m為提取的私密信息值，x''''為按照LSB算法置換后的該像素點(diǎn)的值。根據(jù)模的性質(zhì)，假設(shè)AmodB=C，且A≥B，則(A－B)modB=C。基于這一性質(zhì)，文獻(xiàn)［1］對(duì)傳統(tǒng)的LSB算法進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)x表示置換前該點(diǎn)的像素值，d為置換前后像素值的變化量，則:比如當(dāng)x=247時(shí)，其二進(jìn)制代碼為11110111，待隱藏的私密信息的二進(jìn)制代碼為001，采用LSB算法置換低三位，那么x''''=241，二進(jìn)制代碼為11110001。此時(shí)d=6，k=3，屬于第一種條件，將x''''的值重新置為249，二進(jìn)制代碼為11111001，由此可見，采用改進(jìn)的LSB算法相對(duì)于原像素的值僅改變了2個(gè)單位，而提取私密信息的結(jié)果并不會(huì)改變。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4．1系統(tǒng)流程如圖3所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如下:加密過(guò)程如下:1)首先讀取隱藏信息獲取隱藏信息的大小，將隱藏信息進(jìn)行分割處理，分割數(shù)量根據(jù)秘密文件的大小以及載體文件的最大隱藏值決定，不論隱藏信息大小如何，其分割數(shù)量不得小于5個(gè)，另外分割后的文件需要按進(jìn)行序號(hào)標(biāo)注，序號(hào)采用MD5進(jìn)行加密。2)將分割后的秘密文件分別運(yùn)用RSA加密算法進(jìn)行加密。3)根據(jù)分割文件數(shù)量載入掩護(hù)BMP圖像文件，將每個(gè)隱藏信息塊分別隱藏到相應(yīng)的掩護(hù)BMP圖像文件中。4)將所有已加密隱藏后的圖像文件生成一個(gè)統(tǒng)一的壓縮包，壓縮包內(nèi)是所有的隱藏圖像文件。解密過(guò)程正好與之相反。

4．2程序界面程序運(yùn)行界面如圖4所示，首先點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕選擇待加密的私密文件，然后再選擇所使用密鑰，最后點(diǎn)擊加密按鈕，程序即按照文中所闡述的原理對(duì)私密文件進(jìn)行加密和隱藏。

5結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)的LSB算法，實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的算法，使得文中的信息隱藏具有更好的隱藏效果，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):改進(jìn)LSB算法復(fù)雜度低，僅對(duì)信息進(jìn)行加或減運(yùn)算，提高了信息隱藏效率，對(duì)于24位BMP圖像文件，每個(gè)像素用3個(gè)字節(jié)來(lái)表示，其中的6個(gè)比特可以用作隱藏信息，而文中改進(jìn)后LSB算法可以利用其中的8個(gè)比特隱藏信息，擴(kuò)充了可隱藏信息的容量，提高了隱藏效率，而載體圖像質(zhì)量并沒(méi)有明顯改變。通過(guò)信息分割、RSA加密預(yù)處理，大大提高了在非授權(quán)情況下提取信息的難度。

作者：吳少華宋致虎胡勇單位：四川大學(xué)電子信息學(xué)院