1、研究背景以及意义

当前，随着数码产品的发展，数码照片的获取日益方便，利用网络传输数码照片已成为人们学习、生活和工作的一个重要事情，但在丰富人们生活的同时,互联网中的安全问题也日益严重例如:数字产品的侵权问题,重要信息被窃取等^[1]。如何鉴定数码照片来源和是否遭到篡改是信息安全领域的一个十分贴近社会实际的问题。

本文将实现一个基于数字签名及信息隐藏技术的照片防篡改鉴定系统，因此，数字签名技术和图像信息隐藏技术将是本文讨论的重点。公钥体制是目前研究与应用最为深入的密码体制之一，RSA公钥算法是其中最典型、最具影响力的代表^[2]。数字签名是公钥密码学发展过程中衍生出的一种安全认证技术，主要用于提供实体认证、认证密钥传输和认证密钥协商等服务^[3]。图像信息隐藏技术主要研究如何将秘密信息嵌入到载体图像中，由于嵌入秘密信息后的载密图像不会发生显著视觉变化，因此该载密图像不会影响使用者的正常使用。

使用基于RSA公钥算法的数字签名技术，如果数码照片截获者试图原数码照片对进行篡改和冒充等非法操作，由于无法获取消息发送方的私钥，所以也就无法得到正确的数字签名；若数码照片的接收方试图否认和伪造数字签名，则公证方可以用正确的数字签名对消息进行验证，判断该数码照片是否来源于发送方，这样的方式很好地保证了数码照片的完整性、鉴定发送者身份的真实性与不可否认性^[4]。

LSB全称为 least significant bit，是最低有效位的意思。在众多的图片信息隐写术中，LSB图片隐写是基于LSB算法的一种图片隐写术。LSB隐写实用，算法简单,所以LSB是一种十分常见的信息隐藏方法。LSB技术又分为LSB替换技术和LSB匹配技术，其中LSB替换技术是直接用秘密比特替换载体图像的LSB^［5］[6］，而LSB匹配技术则是对载体图像的LSB进行随机加减１进行嵌入^［7］。LSB技术的算法思想简单，隐藏容量大，然而由于信息嵌入在LSB，因此鲁棒性较差。

通过导入个人证书对拍照图像相关属性进行数字签名，使用图像隐写算法实现对签名信息在照片图像中的隐写嵌入，实现对所拍照图像的签名认证；通过提取嵌入的信息，使用公钥验证签名，就实现照片的来源认证。这种方式，可以有效地鉴定数码照片是否遭到篡改，对人们的生活，学习和工作中所使用的数码照片可以进行有效的保护。

2、国内外研究现状

图像信息隐藏技术的目的是保护嵌在图像中的秘密信息不被发现,根据不同的应用,图像信息隐藏的特点不同^[8][9]。市面上的软件实现信息隐藏的算法五花八门，其中经典的隐写算法有：最低有效位替换（Least Significant Bits Replace，LSBR）^[10]、最低有效位匹配（Least Significant Bits Match，LSBM）^[11]和利用两个相邻像素的关系来嵌入密信的 LSB Matching Revisited（LSBMR）^[12]隐写算法，这些算法都是通过修改像素点的最低位来嵌入密信。

就目前的研究情况来看，针对图像的信息隐藏的软件随着计算机技术和网络技术的日益发达也取得了长足的发展。到2012的时候，市面上就已经拥有了众多的针对图像的信息隐藏软件,例如空域的LSB替换算法的软件有EzStego,Hide and Seek 95 v1.1, Mandelsteg,S-Toolsv4,0,Staganos Security Suite III, 变换域算法隐写的软件有DCT-Steg，F5 V0.9,Jsteg-JPEG,OutGuess等^[13]。

到现在，图像信息隐藏技术的应用范围更加广阔，在诸多领域都有相应的产品软件出现.。卢记仓，林慧，张伟政等人研究的基于信息隐藏的监控图像防篡改系统就是在监控安全方面的应用^[14]。图片信息隐藏在电子公文认证这一方向上也出现了诸多应用,例如中南大学的王芳，王国才等人所做的二值图像信息隐藏算法及其在电子公文认证中的应用研究^[15]。甚至出现了针对微博，腾讯聊天工具等常用社交软件的图片信息隐藏脚本和插件。在国外，也有很多人在做相关的研究，比如印度海德拉巴大学的Cherukuri Balakrishna和IDRBT的Valluru NaveenChandra和Rajarshi Pal就做了一个采用基数变化的单数字和的图像隐写技术系统^[16]。因此本文将实现的数码照片防篡改系统是符合当下研究趋势的。