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基于LSB的信息隐藏技术及分析
作者：邹小敏
来源：《科学与财富》2019年第15期
摘 要：信息隐藏是利用数字媒体本身的数据冗余性以及人类感知能力的局限性，借助密码学、混沌理论、编码压缩技术等对信息本身及隐藏位置进行保密的技术，能够使秘密信息嵌入到公开载体却不为人知，从而以“存在级”的安全级别去完成信息的安全输出，对信息起到有效的保护。本文主要介绍基于LSB（ Least Significant Bits）的信息隐藏技术的设计及性能分析。
关键词：信息隐藏；LSB；数字水印；信息安全 0 前言
现阶段，安全通信的实现方法主要是加密技术、安全信道技术和信息隐藏技术等，在考虑代价和安全性的情况下，信息隐藏技术的安全通信是最为安全、可靠、廉价的实现方法。信息隐藏技术不仅可以应用公用信道，而且可以将明文隐藏到普通媒体中，使攻击者难以发现秘密信息的存在，从而真正达到安全通信的目的。基于LSB的信息隐藏技术则是将秘密信息比特替换载体中的最低有效位，即将秘密信息替换载体中最不重要的部分，从而达到秘密信息不被发现的作用，达到安全通信的效果。 1 基于LSB的信息隐藏的概要设计
基于LSB的信息隐藏的设计主要考虑不可见性和容量性的原则，以下介绍一下算法设计两个主要部分，隐藏算法和提取算法。
（1）隐藏算法：我们首先将载体图像和预隐藏的图像信息转成二进制数据，每一个像素在RGB空间下都有一个坐标值；然后我们对于载体图像像素R、G、B分量每一分量的8个bit的最后一位进行修改，每一像素总共修改3个LSB最低有效位，最后将秘密图像信息按顺序填入每一像素的3个最低有效位中，实现RGB图像的信息隐藏。
（2）提取算法：是隐藏算法的逆过程。对隐藏后的结果图像像素的后三位按顺序进行提取，并拼接成一个字符串，然后将其转换为uint8型，最后将其输出。 2 基于LSB的信息隐藏算法的可行性分析
LSB隐藏算法是基于最低位平面嵌入隐藏信息的算法，图像高位平面对图像感官质量起主要作用，去除图像最低几个位平面并不会造成画面质量的明显下降；最低位平面对图像的视觉效果影响最轻微，满足人类视觉冗余性，可以达到信息隐藏的不可见性。
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本算法是顺序选取像素点将需要隐藏的信息嵌入，算法本身不具备鲁棒性，但我们可以将隐藏信息不断地循环写入载体图像，当遇到剪切攻击的时候仍然能够从载体图像中提取出隐藏信息，达到抗剪切的能力，使算法具有良好的鲁棒性。
算法的容量性是指载体图像和三维模型能够嵌入的欲隐藏的大小，本算法能够实现在载体图像中嵌入多个载体图像，能满足较好的容量性。 3 基于LSB的信息隐藏技术的详细设计
基于LSB的信息隐藏技术详细设计主要分为信息嵌入算法设计和图片信息提取算法设计。在信息嵌入设计中会将3段数据隐藏在载体图片当中，分别是嵌入图片的完整数据、嵌入图片的尺寸信息、尺寸信息的长度，从而使得提取信息的效率最大化。与隐藏的过程相反，图片信息提取算法有2个重要部分和3个内容。2个部分分别是图片的完整数据和图片的尺寸信息，需要這两个数据的正确提取才能恢复出与原图相同的图像。而需要提取的内容就是之前隐藏的嵌入图片的完整数据、嵌入图片的尺寸信息、尺寸信息的长度。根据LSB信息隐藏技术设计的思路，可以得到嵌入算法和提取算法的流程图，如图1和图2所示。 4 结语
基于LSB的信息隐藏算法实现比较简单，该算法是基于最低位平面嵌入隐藏信息的算法，能够满足良好的不可见性和容量性，能够有效抵抗旋转类型的攻击，通过算法改良也能够实现算法的鲁棒性，以达到抗剪切的能力，但是对压缩、滤波、噪声等类型的攻击的防御性还是相对较弱。 参考文献：
[1]刘振华， 尹萍. 信息隐藏技术及其应用[M]. 科学出版社， 2002.
[2]张登银， 邓兰兰. 信息隐藏技术及其应用性能分析[J]. 南京邮电大学学报（自然科学版）， 2004， 24（3）：63-69.
[3]黄海波， 杨森. 基于LSB的图像信息隐藏技术研究[J]. 办公自动化：综合月刊， 2011（3）：32-34. 作者简介：
邹小敏 （1997.03.15），籍贯：陕西省西安市人，本科学历，专业：物联网工程。