論信息安全課程的水印技術

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1《信息安全》課程引入數字水印技術的必要性分析

互聯網時代的到來為數字媒體的傳播提供了前所未有的便捷，目前越來越多的多媒體信息（包括圖像、視頻、音頻等各種類型數據）都采用網絡形式進行和交流。由于數字作品極其容易進行復制和修改，如何保護數字作品原創者的版權成為擺在計算機和電子行業專家學者面前的一個研究問題，這時數字水印技術應運而生，為解決這一難題找到一條出路。數字水印（DigitalWatermarking）技術是指研究如何將一些標識信息(即數字水印)嵌入到數字媒體(包括圖像、音頻、三維模型、數字文本、軟件等)中的技術。廣義的數字水印包括可見水印（例如新聞圖片、影視作品中常見的可見版權標記）和不可見水印兩類。可見水印目前已經廣泛用于各大主流媒體和視頻網站，例如新浪網等門戶網站均在其網站圖片上添加醒目標志，防止他人非法轉載復制，優酷網亦在其視頻內容上添加標志注明版權，但需要指出的是可見水印將會對原有媒體的內容進行一定程度的破壞，影響讀者和觀眾的觀感。為解決這一問題，可采用不可見水印，既不影響原載體的使用價值，也不易被人類感知系統察覺到，而通過這些隱含的標識信息，則可以達到確認版權、判斷媒體是否被篡改等目的，與可見水印相比具有更廣泛的應用范圍，為學界研究之重點。數字水印技術利用數據的冗余性隱藏版權標志，目前已經初步開始進入商業化應用階段：例如由IBM公司開發的“數字圖書館”軟件可使用數字水印功能，Adobe公司開發的Photoshop軟件集成了數字水印插件（Digimarc公司制作）。《信息安全》作為大學的一門新開課程，有責任向學生介紹數字水印技術這一信息安全領域的新興研究熱點，讓學生了解本學科領域的最新研究方向和趨勢，擴大學生的知識面，開拓他們的視野。

2《信息安全》課程引入數字水印技術的可行性分析

不可否認，讓本科學生學習數字水印技術存在一些難點，例如需要掌握和了解一些數學方面的知識、了解一些媒體編碼（例如圖像、音頻及三維圖形）的基礎理論，但這并不會影響學生學習這門技術，原因如下：（1）計算機類專業和電子類學生已經學習了《高等數學》、《線性代數》、《概率論》等相關的數學課程，對基本的數學知識已經有一定的掌握和了解，在《線性代數》課程中已經學習了基本的矩陣變換理論，稍加學習變通即可了解和熟悉圖像的編碼格式。對于一些較難的數學變換理論，例如DCT變換、FFT變換、奇異值分解等，只需向學生介紹基本的概念，至于具體的實現方法則可以使用MatLab等計算軟件來完成。（2）可采用MatLab軟件作為教學和實驗平臺工具。Matlab是近年來最通用的科學計算應用軟件之一，它具備結構簡單、容易上手、計算高效、圖形圖像處理功能完備等特點。利用MatLab編寫數字水印算法便捷、高效，大幅減少了編程方面的工作量。主要體現在這些方面：（a）MatLab可以方便快捷地實現多種格式圖像（例如BMP位圖文件、JPG壓縮圖像文件等）的讀取、顯示和存盤；（b）對于采用矩陣表示的數字圖像來說，MatLab具有強大的矩陣運算功能，例如DCT變換、FFT變換、小波變換、奇異值分解等，這些如果依靠其他編程語言如C++，需要耗費大量的編程精力，而采用MatLab則可以利用系統自帶的圖像處理工具箱輕松完成；（c）為判斷某一數字水印算法的抗攻擊性，需要對攜帶水印的圖像進行一些模擬仿真攻擊實驗，而MatLab自帶了一些圖像處理的函數，例如添加各類圖像噪聲、圖像濾波等，這些都可用于含水印圖像的抗攻擊性能模擬仿真。（3）改革《信息安全》課程的考核方式。可以讓學生完成2～3個常見的數字水印算法來作為本門課程的一次大作業，或者直接以課程設計的方式來完成。學生通過完成本次作業或課程設計，不僅可以加深對數字水印理論和概念的理解，還能學習和掌握MatLab這一有力計算軟件的使用方法。有了本次作業或課程設計的基礎，感興趣的學生更可以進一步對水印算法拓展和延伸，加大難度，作為以后畢業設計的一個課題來做。對于優秀的學生，更可以結合教師的科研課題，在教師指導下，提出新穎的觀點和方法，研究成果可以發表在科技期刊上。

3結語

綜上所述，本科類高等院校在開設《信息安全》課程時，有必要引入和補充數字水印技術的基礎概念和知識，讓學生可以了解到本學科的一些前沿知識，開拓他們的視野。對于研究型的高等院校來說，將數字水印知識的教學過程中，更可以吸納部分優秀學生輔助教師進行該領域的科學研究，實現教學和科研兩方面的有機結合。

本文作者:徐濤李慧羅中良工作單位:惠州學院計算機科學系