大數據環境下多載體圖像信息隱藏系統設計

　　摘 要： 在大數據環境下隱藏多載體圖像信息時，傳統的信息隱藏系統隱藏范圍小，隱藏后信息極易被外來技術破解。針對這一問題，設計一種新的大數據環境下多載體圖像信息隱藏系統，給出系統硬件的總體結構，重點設計了看門狗和處理器，看門狗選用的芯片為MAX813芯片，能夠全方位監控系統多載體圖像信息的隱藏過程，處理器選用PICR處理器，能夠短時間內完成大數據的處理。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。為檢測系統工作效果，與傳統隱藏系統進行實驗對比，結果表明，設計的隱藏系統可以在短時間內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入侵和破解。

　　關鍵詞： 多載體圖像; 圖像信息; 隱藏系統; 圖像隱藏; 信息隱藏; 大數據環境

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　　0 引 言

　　步入21世紀以后，全球進入了信息化時代，大數據的出現不斷改變著人們的生活，然而網絡化信息時代在提供便利的同時，也帶來了各種威脅，由于計算機的共享性，大量的信息會出現泄露。如今信息安全已經成為世界性的問題，越來越多的用戶希望通過各種手段保存自己的個人信息[1]。信息隱藏系統能夠將信息隱藏起來，實行秘密傳送，提高信息的安全性，對得到的信息進行保密，保證秘密信息在運輸與分享時不受入侵。

　　目前信息隱藏技術在公共網絡中的傳遞有著顯著作用，適用范圍廣泛。隨著計算機的高速發展，各種黑客技術也在不斷進步，它們對信息的攻擊能力與破解能力不斷提高，傳統的信息隱藏系統已經難以滿足當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已經成為大家關注的焦點，也是近年來計算機領域研究的難點問題[2]。

　　本文設計了一種新的多載體圖像信息隱藏系統，該系統能夠將信息隱藏在不易發覺的載體上，從而避開攻擊者的攻擊范圍，實現隱藏，保證信息的安全性和保密性，攻擊者也很難發現信息中包含的秘密信息[3]。本文設計的系統適用于所有大數據環境下的Android平臺，且系統體系完整，還可以免費使用，對于其他資源的開發有巨大幫助，被本文系統保護的圖像信息資源在任何公共環境下都可以安全地傳遞與分享。本研究對于軍事信息保護、政治信息保護和經濟信息保護都有著一定的參考價值。

　　1 系統硬件設計

　　為了設計出更好的大數據環境下多載體圖像信息隱藏系統硬件結構，本文首先針對系統的總體結構進行設計，然后重點設計了看門狗和處理器[4]。設計過程如下。

　　1.1 系統總體結構設計

　　大數據環境下多載體圖像信息隱藏系統硬件結構主要分為三層：運用程序層、程序框架層、系統運行層。系統硬件總體結構如圖1所示。

　　觀察圖1可知，最上層的是運用程序層，系統的運用程序層可以同一些核心程序同時應用，其程序完全由智能語音形成。與其他系統不同的是，ICER能將程序靈活變換，傳統系統過于死板，而本文設計的隱藏系統增加了多種靈活性設備，使其更符合當前時代應用。其次是程序框架層，在第二層，程序框架層包括很多最先進的應用程序，是一個十分開放的平臺，使開發人員使用硬件設施設備時更加隨意，例如后臺服務、鬧鐘提醒、添加狀態欄等，同時還開發了公共組建，用于軟件開發過程。最后一層也是整個系統的核心所在，為系統運行層，其內包含了CIC實時庫，可以為系統組件的運行提供很大幫助，并能與開發者進行密切溝通。核心庫內主要的設備為媒體庫、B庫、ISKNGFC、瀏覽器引擎庫。

　　系統運行層安裝在SIFH基礎上，雖然不是真正的核心部分，但是進程管理和驅動程序應用以及存儲都十分依賴它。內核內部存在多個連接點，負責硬件層與軟件層的數據交接，使內核分散，當系統長時間依賴SIFH內核，連接點就會啟動工作，為開發者省去了各種不必要的驅動程序，為開發者提供了便利[5]。

　　1.2 看門狗設計

　　網絡內部含有大量數據，安全性很低，因此本文在系統硬件的看門狗上進行了強化設計，選用MAX813芯片作為內部芯片。看門狗結構如圖4所示。工作原理如圖5所示。

　　為了防止病毒與黑客入侵，可設置訪問權限、數字簽名、防火墻、密碼、身份識別等技術，保證計算機安全運作[6]。訪問權限技術只有特定權限的用戶才有資格訪問資源與相關程序或數據，確保不會遭到非法訪問以及使用。看門狗結構中解決非法訪問的措施有多種，例如網絡權限限制、實時鎖定監控控制、目錄安全控制、節點安全監測、服務器安全監控等。

　　看門狗內部的訪問控制就是其經常使用的防護措施之一[7]。數字簽名技術是一種計算機數據以電子的形式存儲于數據信息中，為了能準確辨別數字信息，加入了公鑰加密技術，有效實現了網絡防護。

　　數字簽名技術一般有兩種用途：一種用于運算;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用。防火墻由硬件與軟件設備組成，是計算機安全的屏障，負責攔截不安全因素。防范體系主要是防范各種病毒與計算機系統漏洞，用戶盡量不要使用外來存儲設備，如移動U盤、光盤、硬盤等，避免病毒的入侵與非法訪問。

　　當前計算機最為安全的信息保密技術就是密碼技術，其內包含多種加密方法，最常見的算法為不對稱加密，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擁有解密與加密兩種鑰匙;另一種叫做對稱加密，使用的標準為美國數據加密DES標準，能夠完成高級加密、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]。身份認證技術已經被大量使用，用于識別計算機用戶身份，認證形式有短信密碼、雙因素身份認證、生物識別等，其包含兩種特征：一種為生理特征，如視網膜、指紋、聲音等;另一種為物理特征，如密碼口令等。看門狗內部電路如圖6所示。

　　1.3 處理器設計

　　傳統的信息隱藏系統不支持圖像處理，本文使用PICR處理器，并運用MSJ35圖像編解碼對MSJ35圖像進行隱藏，由于編解碼較為復雜，必須要運行Licg系統數據庫才能取得OIY系數，并利用語音實OIY領域的信息隱匿技術[9]。處理器結構如圖7所示。

　　為了使圖7中的處理器正常使用，需要移植JSIV與NNGB數據庫，并調動函數進行信息隱藏。通過處理芯片將MSJ35圖像進行解碼，并能得到其文件中的像素數據，對每一個像素的灰度值進行對比，如果處理器中的DIK與隱藏信息相同，就不可對DIK修改，否則會執行其他程序，取代之前的DIK，使其高度維持在7位數，并不可修改。處理器在對修改后的數據編碼進行破解時，會形成破解程序。在嵌入代碼編寫時，利用組件工具進行編程與移植JSIV數據庫，并調整數據庫內的載體圖像OIY系數。在操作過程中，處理器選擇中度頻率系數，因為低頻率與高頻率在采取圖像信息時，系數大部分都為零，不可能被隱藏[10]。