基于信道编码的信息隐匿技术探究

当前，在研究基于信息隐匿的隐蔽通信时，较多选择图像、文本、音频和视频等数字数据作为掩护数据。选择这些数据是因为它们都是有冗余数据和随机成分。

信道编码是提高数据传输可靠性的理论与技术，广泛应用于短波通信、卫星通信和高速数据网。由香农（Shannon）信道编码定理可知，为了可靠传输数据，必然要增加数据的冗余。在通信中，用户提出一个差错率，当超过此差错率时，接收数据不予使用。采用信道编码技术，对差错可以检测和纠正，从而降低差错率。在实际通信中，总存在噪声对信号的干扰，接收到的数据将不可避免地含有差错，这些差错分为随机性错误和突发性错误。噪声的随机性造成攻击者截收的数据和隐蔽通信接收者的接收数据中都含有随机出现的错误，即随机成分。信道被干扰的程度，即误码率，和所选用的信道编码的纠错能力并不完全匹配，有时信道质量较好，误码率较低；有时信道质量较差，误码率较高，这种情况也具有一定的随机性。

综合上述，信道编码具有信息隐匿系统掩护数据的性质，即冗余数据和随机成分，因此信道编码可以作为掩护数据使用。

（1）基于信道编码的信息隐匿系统的模型

进行隐蔽通信的发方，首先将要传送的秘密信息进行加密和纠错编码，对作为掩护数据的数字信息进行信道编码，然后依据通信双方由密钥生成的控制选取序列，先将双方秘密约定的同步序列嵌入到掩护数据的信道编码中，再对秘密信息进行同样的操作；最后将含密的数字信号调制发射。收方接收到信号后，先解调，再依据控制序列来检测本次通信中的信道编码是否含有秘密通信的同步序列。若含有同步序列，则依据同步序列提取信息，然后进行纠错译码和密码解译，得到发方所要传送的信息。

（2）基于信道编码的信息隐匿的具体方案

图4-4是信道编码的信息隐匿系统的一个较具体的方案。假设通信系统中选用的信道编码是二元（n，k，t）BCH码，它是一种纠错能力较强的信道编码，其中码长为n比特，信息位长为k比特，纠错能力为t比特。信道为二元对称加性高斯白噪声信道，其误比特率为P_e1。秘密信息的长度为N比特。

图4-4 基于信道编码的信息隐匿系统模型图

（1）发方

①将要传送的信息加密后进行前向纠错编码，选用的信道编码与通信系统的信道编码一致为二元（n、k、t）BCH码，从而保证秘密信道的传输可靠性。

②由密钥k=（k_a，k_b）分别生成随机控制选取序列：(www.xing528.com)

=（a₁，a₂，…，a_k，…）（1≤a_k≤m）

=（b₁，b₂，…，b_k，…）（1≤b_k≤n）

③通信双方秘密约定一个二元同步序列s=（s₁，s₂，…，s_t）。

④若a_k=α，其中1≤α≤m为常数。将第i个同步元嵌入到第a_k个码的第b_k位上，其中i=1，2，…，t。

⑤若a_k=β。其中1≤β≤m为常数。将第j个秘密信息嵌入到第a_l个码的第b_l位上，其中j=1，2，…，N。

（2）收方

①由密钥k=（k_a，k_b）分别生成随机控制选取序列：

=（a₁，a₂，…，a_k，…）（1≤a_k≤m）

=（b₁，b₂，…，b_k，…）（1≤b_k≤n）

②依据随机控制选取序列和，检测同步序列。

③依据随机控制选取序列和，提取秘密信息，并进行纠错译码和密码解译。