wav音频LSB隐藏算法的隐写分析技术Word下载.docx
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【关键词】信息隐藏;
隐写分析;
卡方检测;
SPA算法;
DIH算法
【作者】陈铭;
【作者单位】北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室信息安全中心,北京,100876;
北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室信息安全中心,北京,100876;
北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室信息安全中心,北京,100876
【正文语种】中文
【中图分类】工业技术
第34卷Vol.34第4期No.4计算机工程ComputerEngineering2008年2月February2008·
安全技术·
文章编号:
1000-3428《2008104-0151-03文lt标识码:
A中图分类号:
TP391wav音频LSB隐藏算法的隐写分析技术陈铭,张茹,钮e忻,扬义先(北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室信息安全中心,北京100876)摘要:
分析了wa\音频中最低有效位(LSB)替换的嵌入机制,构造了wav音频采样点值在LSB替换中形成的值对转移概率模型,依据构造的概率模型分析了卡方检测、SPA算法和DIH算法在wav音频中检测LSB算法的可行性。
实验表明,以上3种算法可对基于8比特和16比特wav音频的LSB替换进行有效检测,EL对此两种编码方式,当嵌入率分别高于3%和20%时,对载密音频判决的正确率可达l()()%。
关健词:
信息隐藏;
隐写分析;
卡方检测;
SPA算法;
DIH算法SteganalysisofLSBSteganographyinwavAudioCHENMing,ZHANGRu,NIUXin-xin,YANGYi-xianIJiforimUionSecurityCenter.StateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnolog}JBeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijingl00876)(AbstractJThispaperanalysestheLeastSignificantBit(LSB)embeddingschemeinwavaudioandconstructstheprobabilitymodelofswitchrulebeiweenwavaudio'
ssamplevalues.Basedontheprobabilitymodel,itanalysesthefeasibilityofusingChi-squaredetection,SamplePairsAnalysistSP.A)algorirhinandDiff'
erenrialImageHistogram(DIH)algorithmtodetectLSB\teganographyinwavaudio.ExperimentalresultsshowthatthethreealgorithmscandetectLSBsteganographyin8-bitandJ6-bitcodedwavaudioeffectively.Whentheembeddingratioofthistwocodingmannerisabove3%and20c/erespectively,thecorrectrateofstego-audio'
sjudgmentscanreach100%.(Keywordslinformationhiding:
steganalysis:
Chi-squaredetection:
SamplePairsAnalysis(SPA)algorithm;
DifferentialImageHistogram(DIH)algorithm最低有效位(LSB)算法是出现较早的一种信息隐藏方法,以秘密信息去替换载体对象的LSB,具有算法简单、易于实现和嵌入容量大等优点。
由于LSB算法的广泛应用,如何对其进行可靠检测也就成为隐写分析技术的重要课题。
目前针对LSB替换的隐写分析方法主要有文献【l】提出的卡方检测法,文献I2]提出的RS(Regular&Singular)算法,文献【3-4]提出的SPA(SamplePairsAnalysis)算法和文献【5]提出的DIH(DifferentialImageHistogram)算法。
l检测算法原理I.I卡方检测LSB替换会产生相互转换的像素值对:
OH1,2H
3.…,254H255,这意味着构成值对的像素值数目将趋于一致,卡方检测构造了一个卡方统计量来测试图像是否存在这种统计特征:
‘(,If一,f,)-幺.=y(l)f=l,?
其中,”,=c:
,,”.=鱼{导丝;
c-:
,表示灰度值为2i的像素数n”,2”t的概率为,El一了I÷
i‘专P—i』等1出,P值表示图像嵌入信息的概率,进行连续的卡方检测,依据p的变化可估计出隐藏信息的长度。
卡方检测对顺序LSB替换有效,但对于随机位置LSB替换无效。
1.2SPA算法SPA算法把图像像素分为3个基本集X,y,Z:
X={(“.r)I(“.1’)∈P.j,<
1’且1’为偶数或“>
v且I为奇数=;
y={(“,州(u.'
’)(P.ff>
1,且、’为偶数或f,<
'
-且l,为奇数=;
Z={(“,I,)I(I,1’)∈Jp.1f-、’l。
基本集Y又分为w和v:
W=((u.、.)I(“.1,)∈P,“=2“I.'
.=2t或u=2k,、=2k+l};
I,='
’一lI,。
该算法作了一个关键假设:
IXI=I'
,I,当图像嵌入信息以后,IXI与IYl将发生偏离,这是SPA算法的基础。
LSB替换使像素对在基本集之间相互转换,从而改变基本集的势,SPA算法将基本集势的改变拟合为一个关于嵌入率的二次方程,以方程的根作为嵌入率的估计,对顺序嵌入和随机位置嵌入均有效。
1.3DIH算法图像的差分直方图分布可用广义高斯模型拟合,嵌入信息后模型中的形状冈子会随着嵌入信息长度的增加而增大,并且LSB置零或置反后差分直方图将发生明显的变化,而嵌入信息后的差分直方图却几乎没有改变,这是DIH算法的基础。
该算法定义ai.j为原始图像与LSB置零和置反后的差分直方图之间的转换系数:
h2i=f2i=a2i.,ig2ih:
i+i=a2i.2i+i92i+a_i+ui+192i+2f2i+l=a2i.-,i_192i+a'
i+_.:
1+392i+
(2)(3)(4)基金项目:
国家自然科学基金资助项目(9060402-1,60473016j;
北京市自然科学基金资助项日f4062025)作者筒介:
陈铭(1979-),男,博士研究生,主研方向:
信息隐藏,隐写分析;
张茹,副教授、博士;
钮心忻,教授、博士、博上生导师;
杨义先,教授、长江学者特聘教授、博士生导师收稿日期:
2007-03-13E-mail:
ch.dam1022@-151-第34卷Vol.344期No.4计算机工程Computer年2月February·
安全技术·
文章编号:
1000-3428《2008104-0151-03陈铭,张茹,钮e忻,扬义先要:
分析了wa\音频中最低有效位(LSB)替换的嵌入机制,构造了wav音频采样点值在LSB替换中形成的值对转移概率模型,依据构造的概率模型分析了卡方检测、SPA算法和DIH算法在wav音频中检测LSB算法的可行性。
实验表明,以上3种算法可对基于8比特和16比特wavSteganalysisofLSBSteganographyinwavAudioCHENMing,ZHANGRu,NIUXin-xin,YANGYi-xianIJiforimUionSecurityCenter.StateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnolog}JBeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijingl00876)AbstractJThispaperanalysestheLeastSignificantBit(LSB)embeddingschemeinwavaudioandconstructstheprobabilitymodelofswitchrulebeiweenaudio'
ssamplevalues.Basedontheprobabilitymodel,itanalysesthefeasibilityofusingChi-squaredetection,SamplePairsAnalysisSP.A)algorirhinandDiff'
erenrialImageHistogram(DIH)algorithmtodetectLSB\teganographyinwavaudio.ExperimentalresultsshowthatthethreealgorithmscandetectLSBsteganographyin8-bitandJ6-bitcodedwavaudioeffectively.Whentheembeddingratioofthistwocodingmannerisabove3%and20c/erespectively,thecorrectrateofstego-audio'
DifferentialImageHistogram(DIH)最低有效位(LSB)算法是出现较早的一种信息隐藏方法,以秘密信息去替换载体对象的LSB,具有算法简单、易于实现和嵌入容量大等优点。
由于LSB算法的广泛应用,如何对其进行可靠检测也就成为隐写分析技术的重要课题。
目前针对出的SPA(SamplePairsAnalysis)算法和文献【5]提出的DIH(Differenti