论信息安全课程的水印技术

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1《信息安全》课程引入数字水印技术的必要性分析

互联网时代的到来为数字媒体的传播提供了前所未有的便捷，目前越来越多的多媒体信息（包括图像、视频、音频等各种类型数据）都采用网络形式进行和交流。由于数字作品极其容易进行复制和修改，如何保护数字作品原创者的版权成为摆在计算机和电子行业专家学者面前的一个研究问题，这时数字水印技术应运而生，为解决这一难题找到一条出路。数字水印（DigitalWatermarking）技术是指研究如何将一些标识信息(即数字水印)嵌入到数字媒体(包括图像、音频、三维模型、数字文本、软件等)中的技术。广义的数字水印包括可见水印（例如新闻图片、影视作品中常见的可见版权标记）和不可见水印两类。可见水印目前已经广泛用于各大主流媒体和视频网站，例如新浪网等门户网站均在其网站图片上添加醒目标志，防止他人非法转载复制，优酷网亦在其视频内容上添加标志注明版权，但需要指出的是可见水印将会对原有媒体的内容进行一定程度的破坏，影响读者和观众的观感。为解决这一问题，可采用不可见水印，既不影响原载体的使用价值，也不易被人类感知系统察觉到，而通过这些隐含的标识信息，则可以达到确认版权、判断媒体是否被篡改等目的，与可见水印相比具有更广泛的应用范围，为学界研究之重点。数字水印技术利用数据的冗余性隐藏版权标志，目前已经初步开始进入商业化应用阶段：例如由IBM公司开发的“数字图书馆”软件可使用数字水印功能，Adobe公司开发的Photoshop软件集成了数字水印插件（Digimarc公司制作）。《信息安全》作为大学的一门新开课程，有责任向学生介绍数字水印技术这一信息安全领域的新兴研究热点，让学生了解本学科领域的最新研究方向和趋势，扩大学生的知识面，开拓他们的视野。

2《信息安全》课程引入数字水印技术的可行性分析

不可否认，让本科学生学习数字水印技术存在一些难点，例如需要掌握和了解一些数学方面的知识、了解一些媒体编码（例如图像、音频及三维图形）的基础理论，但这并不会影响学生学习这门技术，原因如下：（1）计算机类专业和电子类学生已经学习了《高等数学》、《线性代数》、《概率论》等相关的数学课程，对基本的数学知识已经有一定的掌握和了解，在《线性代数》课程中已经学习了基本的矩阵变换理论，稍加学习变通即可了解和熟悉图像的编码格式。对于一些较难的数学变换理论，例如DCT变换、FFT变换、奇异值分解等，只需向学生介绍基本的概念，至于具体的实现方法则可以使用MatLab等计算软件来完成。（2）可采用MatLab软件作为教学和实验平台工具。Matlab是近年来最通用的科学计算应用软件之一，它具备结构简单、容易上手、计算高效、图形图像处理功能完备等特点。利用MatLab编写数字水印算法便捷、高效，大幅减少了编程方面的工作量。主要体现在这些方面：（a）MatLab可以方便快捷地实现多种格式图像（例如BMP位图文件、JPG压缩图像文件等）的读取、显示和存盘；（b）对于采用矩阵表示的数字图像来说，MatLab具有强大的矩阵运算功能，例如DCT变换、FFT变换、小波变换、奇异值分解等，这些如果依靠其他编程语言如C++，需要耗费大量的编程精力，而采用MatLab则可以利用系统自带的图像处理工具箱轻松完成；（c）为判断某一数字水印算法的抗攻击性，需要对携带水印的图像进行一些模拟仿真攻击实验，而MatLab自带了一些图像处理的函数，例如添加各类图像噪声、图像滤波等，这些都可用于含水印图像的抗攻击性能模拟仿真。（3）改革《信息安全》课程的考核方式。可以让学生完成2～3个常见的数字水印算法来作为本门课程的一次大作业，或者直接以课程设计的方式来完成。学生通过完成本次作业或课程设计，不仅可以加深对数字水印理论和概念的理解，还能学习和掌握MatLab这一有力计算软件的使用方法。有了本次作业或课程设计的基础，感兴趣的学生更可以进一步对水印算法拓展和延伸，加大难度，作为以后毕业设计的一个课题来做。对于优秀的学生，更可以结合教师的科研课题，在教师指导下，提出新颖的观点和方法，研究成果可以发表在科技期刊上。

3结语

综上所述，本科类高等院校在开设《信息安全》课程时，有必要引入和补充数字水印技术的基础概念和知识，让学生可以了解到本学科的一些前沿知识，开拓他们的视野。对于研究型的高等院校来说，将数字水印知识的教学过程中，更可以吸纳部分优秀学生辅助教师进行该领域的科学研究，实现教学和科研两方面的有机结合。

本文作者:徐涛李慧罗中良工作单位:惠州学院计算机科学系