大数据环境下多载体图像信息隐藏系统设计

龙虎 张泓筠

摘  要： 在大数据环境下隐藏多载体图像信息时，传统的信息隐藏系统隐藏范围小，隐藏后信息极易被外来技术破解。针对这一问题，设计一种新的大数据环境下多载体图像信息隐藏系统，给出系统硬件的总体结构，重点设计了看门狗和处理器，看门狗选用的芯片为MAX813芯片，能够全方位监控系统多载體图像信息的隐藏过程，处理器选用PICR处理器，能够短时间内完成大数据的处理。软件由多载体图像信息检测、多载体图像信息过滤、多载体图像信息隐藏三部分组成。为检测系统工作效果，与传统隐藏系统进行实验对比，结果表明，设计的隐藏系统可以在短时间内隐藏大范围多载体图像信息，被隐藏后的信息很难被外来技术入侵和破解。

关键词： 多载体图像; 图像信息; 隐藏系统; 图像隐藏; 信息隐藏; 大数据环境

中图分类号： TN915.08?34; TP393                   文献标识码： A                  文章编号： 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世纪以后，全球进入了信息化时代，大数据的出现不断改变着人们的生活，然而网络化信息时代在提供便利的同时，也带来了各种威胁，由于计算机的共享性，大量的信息会出现泄露。如今信息安全已经成为世界性的问题，越来越多的用户希望通过各种手段保存自己的个人信息[1]。信息隐藏系统能够将信息隐藏起来，实行秘密传送，提高信息的安全性，对得到的信息进行保密，保证秘密信息在运输与分享时不受入侵。

目前信息隐藏技术在公共网络中的传递有着显著作用，适用范围广泛。随着计算机的高速发展，各种黑客技术也在不断进步，它们对信息的攻击能力与破解能力不断提高，传统的信息隐藏系统已经难以满足当前人们提出的安全要求，如何研究更加有效的图像信息隐藏技术已经成为大家关注的焦点，也是近年来计算机领域研究的难点问题[2]。

本文设计了一种新的多载体图像信息隐藏系统，该系统能够将信息隐藏在不易发觉的载体上，从而避开攻击者的攻击范围，实现隐藏，保证信息的安全性和保密性，攻击者也很难发现信息中包含的秘密信息[3]。本文设计的系统适用于所有大数据环境下的Android平台，且系统体系完整，还可以免费使用，对于其他资源的开发有巨大帮助，被本文系统保护的图像信息资源在任何公共环境下都可以安全地传递与分享。本研究对于军事信息保护、政治信息保护和经济信息保护都有着一定的参考价值。

1  系统硬件设计

为了设计出更好的大数据环境下多载体图像信息隐藏系统硬件结构，本文首先针对系统的总体结构进行设计，然后重点设计了看门狗和处理器[4]。设计过程如下。

1.1  系统总体结构设计

大数据环境下多载体圖像信息隐藏系统硬件结构主要分为三层：运用程序层、程序框架层、系统运行层。系统硬件总体结构如图1所示。

观察图1可知，最上层的是运用程序层，系统的运用程序层可以同一些核心程序同时应用，其程序完全由智能语音形成。与其他系统不同的是，ICER能将程序灵活变换，传统系统过于死板，而本文设计的隐藏系统增加了多种灵活性设备，使其更符合当前时代应用。其次是程序框架层，在第二层，程序框架层包括很多最先进的应用程序，是一个十分开放的平台，使开发人员使用硬件设施设备时更加随意，例如后台服务、闹钟提醒、添加状态栏等，同时还开发了公共组建，用于软件开发过程。最后一层也是整个系统的核心所在，为系统运行层，其内包含了CIC实时库，可以为系统组件的运行提供很大帮助，并能与开发者进行密切沟通。核心库内主要的设备为媒体库、B库、ISKNGFC、浏览器引擎库。

系统运行层工作模型如图2所示。

系统运行层安装在SIFH基础上，虽然不是真正的核心部分，但是进程管理和驱动程序应用以及存储都十分依赖它。内核内部存在多个连接点，负责硬件层与软件层的数据交接，使内核分散，当系统长时间依赖SIFH内核，连接点就会启动工作，为开发者省去了各种不必要的驱动程序，为开发者提供了便利[5]。

系统硬件工作电路如图3所示。

1.2  看门狗设计

网络内部含有大量数据，安全性很低，因此本文在系统硬件的看门狗上进行了强化设计，选用MAX813芯片作为内部芯片。看门狗结构如图4所示。工作原理如图5所示。

为了防止病毒与黑客入侵，可设置访问权限、数字签名、防火墙、密码、身份识别等技术，保证计算机安全运作[6]。访问权限技术只有特定权限的用户才有资格访问资源与相关程序或数据，确保不会遭到非法访问以及使用。看门狗结构中解决非法访问的措施有多种，例如网络权限限制、实时锁定监控控制、目录安全控制、节点安全监测、服务器安全监控等。

看门狗内部的访问控制就是其经常使用的防护措施之一[7]。数字签名技术是一种计算机数据以电子的形式存储于数据信息中，为了能准确辨别数字信息，加入了公钥加密技术，有效实现了网络防护。

数字签名技术一般有两种用途：一种用于运算;另一种则多用于处理一些违法问题，例如冒充、篡改、伪造、抵赖等，被电子交易市场广泛运用。防火墙由硬件与软件设备组成，是计算机安全的屏障，负责拦截不安全因素。防范体系主要是防范各种病毒与计算机系统漏洞，用户尽量不要使用外来存储设备，如移动U盘、光盘、硬盘等，避免病毒的入侵与非法访问。

当前计算机最为安全的信息保密技术就是密码技术，其内包含多种加密方法，最常见的算法为不对称加密，除此之外，还包括RSA算法、ELGLALM算法、曲线密码算法等，使用该算法的用户会拥有解密与加密两种钥匙;另一种叫做对称加密，使用的标准为美国数据加密DES标准，能够完成高级加密、ARE、DLEM等工作，利用该算法的用户只拥有一种解密与加密兼顾的钥匙[8]。身份认证技术已经被大量使用，用于识别计算机用户身份，认证形式有短信密码、双因素身份认证、生物识别等，其包含两种特征：一种为生理特征，如视网膜、指纹、声音等;另一种为物理特征，如密码口令等。看门狗内部电路如图6所示。

1.3  处理器设计

传统的信息隐藏系统不支持图像处理，本文使用PICR处理器，并运用MSJ35图像编解码对MSJ35图像进行隐藏，由于编解码较为复杂，必须要运行Licg系统数据库才能取得OIY系数，并利用语音实现OIY领域的信息隐匿技术[9]。处理器结构如图7所示。

为了使图7中的处理器正常使用，需要移植JSIV与NNGB数据库，并调动函数进行信息隐藏。通过处理芯片将MSJ35图像进行解码，并能得到其文件中的像素数据，对每一个像素的灰度值进行对比，如果处理器中的DIK与隐藏信息相同，就不可对DIK修改，否则会执行其他程序，取代之前的DIK，使其高度维持在7位数，并不可修改。处理器在对修改后的数据编码进行破解时，会形成破解程序。在嵌入代码编写时，利用组件工具进行编程与移植JSIV数据库，并调整数据库内的载体图像OIY系数。在操作过程中，处理器选择中度频率系数，因为低频率与高频率在采取图像信息时，系数大部分都为零，不可能被隐藏[10]。