基于Unicode编码利用不可见字符隐藏信息的方法
【专利摘要】本发明提出了一种基于Unicode编码的利用不可见字符隐藏信息的方法，主要包括消息嵌入算法和消息提取算法。通过利用不可见字符的Unicode编码特点来隐藏秘密信息，在保证安全性的前提下提高秘密信息的嵌入容量。利用本发明，能够在采用Unicode编码的含有空格等不可见字符的文本载体上隐藏秘密信息；能够根据编码表灵活地改变秘密信息的嵌入形式来保证信息的安全；能够有效提高秘密信息的嵌入容量。
【专利说明】基于Un i code编码利用不可见字符隐藏信息的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于化icode编码的利用不可见字符隐藏信息的方法，属于信息 隐藏【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着计算机应用的普及和互联网的迅猛发展，人们对网络通信安全提出了更高的 要求。与信息加密技术不同，信息隐藏技术通过掩盖传输消息行为的存在性来保障通信安 全性。当前，随着文本文档的应用越来越广泛，利用文本文档隐藏秘密消息成为信息安全领 域的一个研究方向。在计算机科学领域，化icode编码是一种通用字符集编码标准，被广泛 地应用于现代操作系统。几乎所有的文字处理软件都支持对文本数据进行化icode编码、 解析和存储。
[0003] 不可见字符指文档打印时不可见的字符集合，包括空格、制表符和换行符等。通常 地，利用不可见字符来隐藏秘密消息具有不易察觉、操作简单和隐蔽性强等优势。WbStego4 软件是一款利用不可见字符进行隐藏信息的开源工具，它支持TXT、HTML、PDF等多种数据 格式。但是它不支持中文文本数据载体的信息隐藏，并且信息嵌入容量较为有限，在实际应 用中存在很大的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有师Stego4软件技术的不足，提供一种基 于化icode编码的利用不可见字符隐藏信息的方法，适用于基于化icode编码的含有不可 见字符的中英文文本载体来隐藏消息，在保证安全性前提下提升隐藏信息的容量，能够较 好地满足隐蔽通信的要求。
[0005] 本发明的技术解决方案是一种基于化icode编码的利用不可见字符隐藏信息的 方法，它主要包括消息嵌入算法和提取算法两个部分：
[0006] 消息嵌入算法，根据编码表对载体对象中的不可见字符进行重新编码，将秘密消 息嵌入到载体对象中，其中载体对象是基于化icode编码的中英文文本数据，不可见字符 包括半角/全角空格和制表符（对应的化icode码表示分别为0x20 00、0x00 30和0x09 00)。嵌入算法的输入数据有载体对象、秘密消息和编码表，输出数据是带秘载体。
[0007] 消息提取算法，是嵌入算法的逆向算法，它根据编码表从带秘载体中恢复出秘密 消息。提取算法的输入数据有带秘载体和编码表，输出数据是秘密消息。
[000引本发明的基于化icode编码的利用不可见字符隐藏信息的方法，通过利用不可见 字符的编码特点在文本载体中隐藏秘密消息，本方法包括W下步骤：
[0009] (1)发送发和接收方协定秘钥，并分别根据秘钥构造编码表；
[0010] 似发送方选择载体对象，根据步骤（1)中生成的编码表，通过信息嵌入将秘密消 息嵌入到载体对象中，得到带秘载体；
[0011] 做发送方将步骤似中得到的带秘载体通过通信信道传输到接收方；
[0012] (4)接收方根据步骤（1)中生成的编码表，通过提取算法从步骤（3)中接收到的带 秘载体中将秘密消息提取出来，得到秘密消息。
[0013] 本发明与现有技术相比的有益效果在于：
[0014] (1)本发明中，载体对象的选择更宽泛。适用于隐藏秘密消息的载体对象可化选择 基于化icode编码的文本数据，W满足实际应用的需求。
[0015] (2)本发明中，通过利用秘钥生成器所生成的秘钥来保证算法的安全性。秘钥可控 制编码表的生成，在保证信息隐藏算法安全的前提下，将消息嵌入/提取操作与消息加密/ 解密操作联合起来，降低了实际应用中操作的复杂性和能量消耗。
[0016] (3)本发明中，通过利用编码表W提升嵌入信息的容量。在编制码表时，利用 化icode码中冗余的不可见字符码字设计了由256个一一映射关系组成的编码表，其中编 码表的映射关系受到秘钥的控制。编码表将每次嵌入信息率从1比特提升到每次可嵌入8 比特。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本发明方法实施例的实现流程图；
[001引图2是本发明方法中消息嵌入算法的实施流程图；
[0019] 图3是本发明方法中消息提取算法的实施流程图。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和 附图，对本发明做进一步说明。
[0021] 如图1所示，是本发明的实现流程示意图，该信息隐藏方法可W表示为一个六元 组，即E = <C，S，Tk，C'，Ek，Dk〉，其中C为载体对象集合、S为秘密消息集合、Tk为根据秘钥 k构造的编码表、C'为载体对象隐藏秘密消息后所得到的带秘载体集合、Ek为消息嵌入算 法、Dk为消息提取算法。在信息隐藏方法2中，包括2个主要的算法模块；消息嵌入算法 模块和消息提取算法模块，分别由发送方和接收方调用。各模块的功能描述如下：
[0022] 1、消息嵌入算法
[0023] 发送方根据秘钥k构造编码表Tk，将发送方输入的秘密信息S嵌入到所选择的载 体对象C中，输出带秘载体C'。然后，发送方将该带秘载体C'通过通信信道传输到接收 方。执行消息嵌入算法Ek的过程可W表示为：
[0024] Ek:CXMXTk - C'
[002引 2、消息提取算法
[0026] 接收方根据提取秘钥k构造编码表Tk，将从发送方处得到的带秘载体C'通过提 取算法提取出秘密信息M。执行消息提取算法Dk的过程可W表示为：
[0027] Dk:C' XTk - M
[002引如图1所示，本发明的具体实现过程如下：
[0029] 1、编码表构造
[0030] 本发明通过发送方和接收方共享的秘钥k控制编码表Tk的生成，在保证编码安 全性的前提下提高隐藏信息的容量，W满足实际应用的要求。构造编码表的具体实现步骤 为：
[0031] (1)密钥k必须是2048比特的二进制字符串，w十进制的方式可W表示成
[003引 k = (n0, n。…，n。…，11255)，叫 E N n [0, 255], i = 0, 1,…255
[0033] 此外，密钥k的每个分量n;还必须满足如下条件
[0034] 々7,7.巨{〇，1，...，255}，/幸'/'二内/?^打少
[0035] W上描述表明；密钥k可W表述为0到255整数序列的一个置换，如下式所示
[0036] k = perms 化 1, 2,…，255)
[0037] 其中perms 0为置换函数。
[003引 （2)根据化icode码的特征，发送方和接收方事先查找出256个不可见字符的可 选码字，作为双方共享的编码表的构造基础（每个码字必须是2个字节的化icode编码）。 如表1所示给出了一个256个可选码字的十六进制表示示例。
[0039] (3)根据步骤（1)和步骤（2)，建立从密钥到可选码字的编码表Tk。表1给出的即 是在密钥k= (0，1，2，…，255)时所构造出的编码表。
[0040] 表1.编码表
[0041]
【权利要求】
1. 一种基于Unicode编码的利用不可见字符隐藏信息的方法，包括以下步骤： (1) 发送发和接收方协定秘钥，并利用Unicode码中的不可见字符分别根据秘钥构造 编码表； (2) 发送方选择基于Unicode编码的文本数据作为载体对象，根据步骤（1)中生成的编 码表对载体对象中的不可见字符进行重新编码，将秘密消息嵌入到载体对象中，得到带秘 载体； (3) 发送方将步骤（2)中得到的带秘载体通过通信信道传输到接收方； (4) 接收方根据步骤（1)中生成的编码表，从步骤（3)中接收到的带秘载体中将秘密消 息提取出来，得到秘密消息。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)通过发送方和接收方共享的秘钥k 控制编码表Tk的生成，构造编码表的具体实现步骤为： (1-1)密钥k必须是2048比特的二进制字符串，以十进制的方式表示成：k= (n0,n" …，n" …，n255)，IiiGN门[0, 255]，i= 0, 1，…255， 此外，密钥k的每个分量Iii满足如下条件： 以上描述表明，密钥k可以表述为0到255整数序列的一个置换，如下式所示：k=perms(0, 1，2, ...，255) 其中perms()为置换函数； (1-2)根据Unicode码的特征，发送方和接收方事先查找出256个不可见字符的可选码 字，作为双方共享的编码表的构造基础； (1-3)根据步骤（1-1)和步骤（1-2)，建立从密钥到可选码字的编码表Tk。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（2)通过执行嵌入算法E()将秘 密消息嵌入到载体对象中，嵌入算法EO表示为 c' =E(c，m，Tk)， 其中，输入参数为载体对象c、待嵌入的秘密消息m和嵌入秘钥k生成的编码表Tk，输 出是包含秘密消息的带秘载体c'。
4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于：载体对象c为基于Unicode编码的文本数 据，包括TXT格式文本和Word、H)F、XML、HTML复合文档中的文本数据；秘密消息m作为字 节流方式进行处理，m是TXT文本数据或者JPEG图像数据。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述嵌入算法的具体实现步骤为： (2-1)对输入的载体对象c进行预处理，用0x2000替换c中出现在编码表Tk的码字； (2-2)顺序地读取c的2个字节数据xx，并判断XX值是否为0x0000 ; (2-3)如果步骤（2-2)中结果为no,则执行步骤（2-4)，否则执行步骤（2-12a); (2-4)判断XX是否为不可见字符，包括半角/全角空格和制表符，它们对应的Unicode码表示分别为0x2000、0x0030和0x0900 ; (2-5)如果步骤（2-4)中结果为no,则跳转到步骤（2-2)，否则执行步骤（2-6); (2-6)对输入的秘密消息s，读取1个字节数据y; (2-7)判断y值是否为EOF; (2-8)如果步骤（2-7)中结果为no,则执行步骤（2-9)，否则执行步骤（2-12b); (2-9)对输入的编码表Tk，查找Tk中y值对应的码字zz; (2-10)使用步骤（2-9)中的zz值替换步骤（5)所得到c中的XX值； (2_11)重复执行步骤（2_2); (2_12a)输出载体嵌入容量不足的提示信息。 (2-12b)输出改变后的c，即为带秘载体c'。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（4)通过执行提取算法DO从带秘载 体中将秘密消息提取出来，提取算法DO表示为 m=D(c'，Tk,)， 其中，输入参数为含秘密消息的带秘载体c'和提取秘钥k'生成的编码表Tk,，输出 是提取得到的秘密消息m;为了保持编码表Tk和Tk,的一致性，嵌入秘钥k与提取密钥k' 相同。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提取算法的具体实现步骤为： (4-1)对输入的带秘载体c'，读取2个字节数据yy; (4-2)判断yy值是否为EOF; (4-3)如果步骤（4-2)中结果为no,则执行步骤（4-4)，否则执行步骤（4-8); (4-4)根据输入编码表Tk;，判断步骤（4-2)中的yy值是否为Tk;中的码字； (4-5)如果步骤（4-4)中结果为no,则跳转到步骤（4-1)，否则执行步骤（4-6); (4-6)查找Tk,，获得yy值所对应的m值； (4-7)重复执行步骤（4-1); (4-8)输出秘密消息m。
【文档编号】G06F21/62GK104504342SQ201410733815
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】吴槟, 易小伟, 赵险峰, 冯凯, 何晓磊 申请人:中国科学院信息工程研究所