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摘要：通過仔細(xì)分析HTML標(biāo)簽的各種性質(zhì)，提出了幾種新的基于標(biāo)簽的隱藏信息的方法。在此基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于HTML標(biāo)簽的信息隱藏模型。該模型具有隱藏容量高、隱蔽性、魯棒性和安全性較好，并且具有彈性，能自動(dòng)調(diào)節(jié)隱藏算法的參數(shù)，使得在滿足容量的前提下，盡量提高隱蔽性。

關(guān)鍵詞：超文本標(biāo)記語(yǔ)言；信息隱藏；數(shù)字水?。荒Ｐ?；標(biāo)簽；文本

隨著電子圖書版權(quán)保護(hù)、電子商務(wù)和電子政務(wù)中對(duì)電子公文的認(rèn)證和保護(hù)的迫切需求，在文本中嵌入信息或水印的研究正受到重視。根據(jù)文本的作用，文本可分為：普通文本，如.txt文檔、Word文檔或PDF文檔等；特殊文本，如HTML中的標(biāo)簽、C語(yǔ)言源程序的語(yǔ)句。這些文本其作用是供瀏覽器解析或CPU執(zhí)行的。目前針對(duì)Word、PDF等普通文本，提出了很多隱藏信息或水印的方法，主要有：①替換法[1,2]，如字符替換、單詞替換、句子結(jié)構(gòu)替換；②改變格式法[3~5]，通過改變格式特征如字體、字號(hào)、顏色、字間距或行間距等進(jìn)行信息隱藏；③基于語(yǔ)義的方法[6]；④基于二值圖像的方法[7]；⑤插入空白符合法[8]等。利用WWW訪問HTML網(wǎng)頁(yè)是一種非常方便的獲取信息的手段，而利用HTML網(wǎng)頁(yè)隱藏信息進(jìn)行秘密通信，或?qū)TML網(wǎng)頁(yè)嵌入水印用于保護(hù)網(wǎng)頁(yè)的知識(shí)版權(quán)或網(wǎng)站的認(rèn)證，這方面的研究卻很少見[10]。

1基于HTML超文本的信息隱藏方法

1．1HTML文件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

超文本文檔分文檔頭和文檔體兩部分。其基本結(jié)構(gòu)是：

HTMLHEAD頭部信息/HEADBODY文檔主體，正文部分/BODY/HTML

超文本文件不同于一般的純文本文件,它是由標(biāo)簽和數(shù)據(jù)兩部分組成。標(biāo)簽是用于控制數(shù)據(jù)顯示格式和效果的，由瀏覽器解析執(zhí)行的命令，相當(dāng)于程序的指令；數(shù)據(jù)即是文件中包含的能夠在瀏覽器上顯示出來的文字、圖片和動(dòng)畫等多媒體資料。標(biāo)簽用“”和“”括起來，有單標(biāo)簽和雙標(biāo)簽兩種類型。單標(biāo)簽只需單獨(dú)使用，格式是：標(biāo)簽名稱，如BR標(biāo)簽表示換行的意思；雙標(biāo)簽必須是起始標(biāo)簽和結(jié)束標(biāo)簽成對(duì)出現(xiàn)，格式是：標(biāo)簽內(nèi)容/標(biāo)簽，如HTML——/HTML標(biāo)簽。大部分標(biāo)簽還可以具有屬性和屬性值，帶屬性的標(biāo)簽的格式是：標(biāo)簽名稱屬性名稱＝“屬性值”。

1．2基于HTML文件的信息隱藏方法

根據(jù)超文本文件的結(jié)構(gòu)便知道，在超文本文件中隱藏信息主要有兩種策略，即在數(shù)據(jù)元素中隱藏信息和在標(biāo)簽中隱藏信息。在數(shù)據(jù)元素中隱藏信息的方法依賴于數(shù)據(jù)的類型是文字、圖像、聲音、腳本語(yǔ)言程序等而不同。如果元素類型是文本的話，則可應(yīng)用基于普通純文本的隱藏方法，如替換法。標(biāo)簽雖然是純文本，但由于是程序指令，有固定的諸多語(yǔ)法規(guī)則和約束，不能隨便照搬基于普通純文本的隱藏方法，而是需要特殊考慮。標(biāo)簽只是控制數(shù)據(jù)在瀏覽器上的表現(xiàn)形式，而不會(huì)顯示出來。如果能夠基于標(biāo)簽隱藏信息，其隱蔽性將會(huì)比較好。

目前已提出的基于超文本文件的隱藏方法有[9，10]：①在網(wǎng)頁(yè)結(jié)束標(biāo)記/HTML后或者在每行的行尾插入空格或Tab鍵隱藏信息，插入一個(gè)空格代表0，插入一個(gè)Tab代表1。像著名的水印軟件Wbstego、Stegano、InvisibleSecret等都是利用這種方法。之所以可以這樣隱藏信息，是因?yàn)闉g覽器會(huì)對(duì)HTML文件中多余的空格忽略掉，從而插入空格或Tab后不改變顯示的結(jié)果?？梢酝ㄟ^連續(xù)插入任意多個(gè)符號(hào)使得隱藏的容量可以任意大，這是其優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是每插入一個(gè)字節(jié)的信息，文件大小需增加八個(gè)字節(jié)；另外，雖然隱藏信息后的文件瀏覽的結(jié)果不會(huì)改變，用記事本這樣的編輯軟件打開也不容易看出差別（但仔細(xì)看還是能看出這些不必要的空白符號(hào)的存在），但是當(dāng)文件以二進(jìn)制格式打開時(shí)其多余的空格符號(hào)一覽無遺，同時(shí)，這種方法也經(jīng)不起“網(wǎng)頁(yè)減肥茶”之類的軟件處理[12]。②修改標(biāo)記名稱字符的大小寫，用大寫表示1，小寫表示0來隱藏信息。例如以大寫標(biāo)記名稱HTML代表1，以小寫的標(biāo)記名稱html代表0。這樣，一個(gè)標(biāo)記可隱藏1bit信息。方法2克服了方法1的缺點(diǎn)，具有較好的隱蔽性和抗攻擊性[10]。

2幾種新的基于超文本的信息隱藏方法

2．1隱藏方法

前面的基于修改標(biāo)簽名稱字母大小寫的方法雖然克服了方法①的缺點(diǎn)，具有較好的隱蔽性和抗攻擊性。但是，其隱藏容量比較小，不能滿足隱藏長(zhǎng)文本，特別是隱藏圖像的需求。

通過仔細(xì)分析HTML超文本標(biāo)記語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則后，發(fā)現(xiàn)還有以下一些資源可以用于隱藏信息。

(1)標(biāo)記屬性名稱像標(biāo)記名稱一樣對(duì)字母大小寫不敏感?？梢酝ㄟ^修改標(biāo)記屬性名稱的大小寫來隱藏信息。比如，用標(biāo)記屬性名稱字母全部大寫代表1，全部小寫代表0。例如divALIGN="center"代表1，divalign="center"代表0。這樣，一個(gè)屬性名稱可隱藏1bit信息。

(2)標(biāo)記屬性可以賦值，而屬性的值是用“”括起來的字符串，屬性值字符串中的字母對(duì)大小寫不敏感?？梢酝ㄟ^修改屬性值字符串的大小寫來隱藏信息。比如用屬性值字母的全部大寫代表1，全部小寫代表0。例如divalign="center"代表0，divalign="CENTER"代表1。這樣，一個(gè)字符串屬性值可隱藏1bit信息。

(3)HTML中，屬性值默認(rèn)是用雙引號(hào)括起來的，但是也可以用單引號(hào)括起來?？梢詫傩灾低饷娴碾p引號(hào)“”用單引號(hào)‘’替換來隱藏信息。比如，用雙引號(hào)時(shí)代表1，單引號(hào)時(shí)代表0。例如divalign="center"代表1，而divalign=′center′代表0。這樣，一對(duì)屬性值引號(hào)可隱藏1bit信息。2．2隱藏性能分析

3．1信息隱藏模型

前面可以看到，基于HTML標(biāo)簽的隱藏方法，單一的隱藏方法容量是比較小的，只能隱藏少量的字符信息。為了滿足實(shí)際的信息隱藏的需要，必須考慮綜合采用多種隱藏方法，并采取其他一些措施在安全性、容量、隱蔽性和魯棒性之間取得折中?；诖耍疚慕⒘艘粋€(gè)基于HTML標(biāo)簽的信息隱藏模型，如圖1所示。該模型包括秘密信息的嵌入和秘密信息的提取兩部分，考慮了隱蔽性、魯棒性、安全性和容量要求。

信息在嵌入之前必須進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的主要目的是進(jìn)行壓縮、加密和糾錯(cuò)編碼處理。

這里，筆者采用的是無損壓縮方法。一種廣泛運(yùn)用的無損壓縮方法是Huffman編碼，它是基于信源字符統(tǒng)計(jì)分布的不均勻性，對(duì)出現(xiàn)概率大的字符分配較短的碼字，而對(duì)很少出現(xiàn)的字符給較長(zhǎng)的碼字，從而實(shí)現(xiàn)平均碼字較短。已經(jīng)證明，Huffman碼是一種最優(yōu)前綴碼[11]。如果隱藏的信息是英語(yǔ)片段，則可以根據(jù)26個(gè)字母的概率分布，對(duì)各字符進(jìn)行Huffman編碼；如果嵌入的是圖像則進(jìn)行JPEG壓縮處理；對(duì)于有些秘密信息，如中文字符串或已經(jīng)壓縮的圖像，則不進(jìn)行壓縮預(yù)處理。

保證只有合法接收者能夠提取隱藏信息是非常重要的，采取的措施是對(duì)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，可以根據(jù)安全性的需求選用經(jīng)典的或目前廣泛使用的加密技術(shù)。在該實(shí)驗(yàn)中，選用的是32位密鑰長(zhǎng)度的DES加密。密鑰必須通過另外的安全信道傳遞給接收方。

本文原文

為了具有一定的魯棒性，模型中對(duì)加密后的數(shù)據(jù)要進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，以防即使一部分?jǐn)?shù)據(jù)受到攻擊也能提取出隱藏的信息。如果嵌入的是短文本，則可以使用簡(jiǎn)單的三次重復(fù)編碼，例如，要嵌入的信息是01011，則重復(fù)編碼的結(jié)果是000111000111111；但是如果嵌入的文本較長(zhǎng)，則可以采用（7，4）漢明碼以便有足夠的嵌入空間；如果嵌入的是圖像，則可以不進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，因?yàn)閳D像中即使有部分?jǐn)?shù)據(jù)錯(cuò)誤也不會(huì)有太大關(guān)系。如果容量夠的話，在嵌入之前，要對(duì)糾錯(cuò)編碼后的數(shù)據(jù)復(fù)制一份，即使得最后嵌入的數(shù)據(jù)是兩份。在嵌入數(shù)據(jù)之前，還要分析載體網(wǎng)頁(yè)的隱藏容量，并與嵌入信息的容量進(jìn)行對(duì)比，以便確定合適的隱藏算法參數(shù)。接下來，可以根據(jù)嵌入的位置逐位地進(jìn)行嵌入。

3．2模型性能分析

首先，在提高隱藏容量方面，模型采用了三方面的措施：①對(duì)隱藏信息進(jìn)行壓縮預(yù)處理；②綜合采用前面的多種隱藏方法；③修改隱藏算法的參數(shù)。

通過壓縮預(yù)處理，可以使隱藏容量大大提高。例如，普通英文文本，采用ASCII碼，每個(gè)字符需要8bits表示；如果采用Huffman碼壓縮，則可能作到平均每字符2bits左右。

幾種主要的隱藏方法的隱藏比是差不多的，因此，通過綜合運(yùn)用多種隱藏方法可以大大提高隱藏容量。例如綜合運(yùn)用方法1和2是單獨(dú)使用方法1或2的容量的兩倍左右。綜合運(yùn)用所有方法的隱藏容量是隱藏容量最高的方法的四倍以上。

修改隱藏算法的容量參數(shù)也是提高隱藏容量的好辦法。對(duì)于字母大小寫替換法，如果平均每個(gè)標(biāo)志符的長(zhǎng)度為n，則采用每個(gè)字母的大小寫均修改的辦法，可以將隱藏容量提高到原來的n倍。

在提高隱蔽性方面，模型使用兩種策略：①仔細(xì)選用隱藏算法的參數(shù)，在滿足隱藏容量的要求下，調(diào)整隱藏參數(shù)，以增強(qiáng)隱蔽性，如盡量使插入的空格數(shù)少，盡量使字母的大小寫變換的頻度減少。②隨機(jī)選擇嵌入位置，而不是從頭至尾連續(xù)嵌入。嵌入位置是通過隨機(jī)發(fā)生器產(chǎn)生。這里的隨機(jī)種子就是加密密鑰。

在魯棒性方面，模型采用了兩種策略，即對(duì)小信息嵌入時(shí)進(jìn)行重復(fù)嵌入和進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。

在安全性方面，本文使用了加密策略，即在對(duì)隱藏的信息進(jìn)行壓縮后進(jìn)行加密處理，加密的結(jié)果再送到糾錯(cuò)編碼模塊。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文對(duì)待隱藏的信息封裝成幀。格式如下：

（10）使用基本的算法容量參數(shù)，逐個(gè)使用表1中方法在（9）所確定的標(biāo)簽中，按順序隱藏?cái)?shù)據(jù)幀中的幀頭；隱藏完幀頭后，按照（6）中確定的算法容量參數(shù)，逐個(gè)使用表1中方法在（9）所確定的標(biāo)簽中，按順序隱藏?cái)?shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)比特流。

（11）如果數(shù)據(jù)幀中尚有未隱藏的bit，則重復(fù)上面的（9）和（10），直到隱藏完為止。

從網(wǎng)頁(yè)中提取隱藏信息的過程正好相反。為了使得接受方在收到幀頭前，能夠使用合適的算法容量參數(shù)解隱藏，故約定對(duì)幀頭采用基本的容量參數(shù)進(jìn)行隱藏和解隱藏。對(duì)幀頭采用基本容量參數(shù)也可

提高幀頭的隱蔽性，以防攻擊。

圖2(a)是載體網(wǎng)頁(yè)——廣東水電學(xué)院的首頁(yè)，右上是使用模型隱藏了文字“HappyNewYear”后的HTML片段?？梢钥闯龃藭r(shí)的隱蔽性很好，幾乎看不出HTML文本有什么特別。圖2(b)是秘密信息Lena圖像，大小是2KB，即16000bits，由于隱藏的數(shù)據(jù)量較大，故需要將所有隱藏方法的容量參數(shù)調(diào)節(jié)到最大，并且不進(jìn)行重復(fù)隱藏。右邊是隱藏Lena圖像后的HTML代碼片段，可以看出，此時(shí)的隱秘性下降。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于局部的HTML代碼使用刪除空格或標(biāo)簽字符大小寫隨機(jī)替換的攻擊，有較好的抗攻擊性能。這是由于，對(duì)于小信息量的隱藏采用了糾錯(cuò)和重復(fù)隱藏措施并且隱藏的位置是隨機(jī)的；而對(duì)于圖像隱藏，則由于圖像本身具有一定的容錯(cuò)性。

5結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹利用HTML隱藏信息的研究情況；然后提出一些新的可行的基于HTML標(biāo)簽的信息隱藏方法，并在此基礎(chǔ)上給出一個(gè)基于HTML標(biāo)簽的信息隱藏模型。該模型由于是基于標(biāo)簽，其隱蔽性較好。該模型綜合了基于標(biāo)簽的多種隱藏方法，具有較大的隱藏容量；同時(shí)，該模型還具有糾錯(cuò)、加密等容錯(cuò)和安全措施。該模型是一個(gè)基于HTML信息隱藏的較好的解決方案?；谖谋镜男畔㈦[藏算法的一個(gè)很難克服的問題是魯棒性不如圖像等載體，不過，信息隱藏更關(guān)心的是容量、隱蔽性和安全性，而且HTML網(wǎng)頁(yè)是保存在服務(wù)器上并通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到用戶的瀏覽器的，敵手要改變網(wǎng)頁(yè)還需要克服其他安全屏障。該基于HTML標(biāo)簽的算法和模型還是很有實(shí)用價(jià)值的。

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