一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字水印中的主動網(wǎng)絡(luò)流水印領(lǐng)域，特別是涉及一種利用雙重冗余通過操作時間序列實現(xiàn)水印嵌入的方法，以及一種主動網(wǎng)絡(luò)流水印嵌入和提取系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著Internet爆炸式的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益嚴重，尤其在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下，各種網(wǎng)絡(luò)攻擊層出不窮，給用戶帶來巨大損失。一方面，為了逃避檢測和追蹤，攻擊者往往不直接對目標主機發(fā)起攻擊，而是通過登錄跳板節(jié)點主機，借助匿名通信系統(tǒng)、僵尸網(wǎng)絡(luò)等手段來隱藏真實身份，這給追蹤攻擊流、定位真實攻擊源造成巨大困難；另一方面，由于一些不法分子利用匿名通信系統(tǒng)傳播色情、暴力等不良信息，嚴重污染網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但對這些行為的犯罪取證卻面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
[0003]面對以上問題，傳統(tǒng)的入侵檢測系統(tǒng)主要采用被動網(wǎng)絡(luò)流量分析方法。此類方法主要是通過布置在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵位置的節(jié)點來收集網(wǎng)絡(luò)流量，借助于分析和比較各網(wǎng)絡(luò)流量中的數(shù)據(jù)分組數(shù)量、大小、時序等特征，來確認網(wǎng)絡(luò)流之間的匹配關(guān)系。但是這種方法需要捕獲和檢查所有網(wǎng)絡(luò)流量，會明顯增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時空開銷，其離線分析模式也導致識別滯后性，實時性較差，可擴展性不強，難以應對大規(guī)模高帶寬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在加密匿名通信系統(tǒng)中更是力不從心。
[0004]針對傳統(tǒng)被動檢測系統(tǒng)的不足，以及加密流量和匿名通信系統(tǒng)中的跟蹤和定位困難等問題，眾多學者將數(shù)字水印加入網(wǎng)絡(luò)流量中，提出了主動網(wǎng)絡(luò)流水印(ANFW)技術(shù)。
[0005]主動網(wǎng)絡(luò)流水印技術(shù)主要借鑒數(shù)字水印(digital watermarking)的思想，通過主動改變發(fā)送端所產(chǎn)生流量的某些特征，使之可以隱蔽地攜帶一些特殊標記信息，即水印(watermark)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸后，從接收端接收的網(wǎng)絡(luò)流量中檢測出相應的水印，則認為發(fā)送端和接受端之間存在網(wǎng)絡(luò)流量關(guān)聯(lián)，從而可以認定，它們之間存在明確的網(wǎng)絡(luò)通信。
[0006]主動網(wǎng)絡(luò)流水印(ANFW)可描述為一個六元組〈OF, ff, AP, EM, DE, CM>，其中，OF (original flows)為原始網(wǎng)絡(luò)流集合;W為嵌入的水印信息，W = {w^ w2,..., wj , ff =1 (1>0)，Wi為水印信息為，取值為0或1，1為水印容量；AP (assist parameters)是在流中嵌入水印時所需要的輔助參數(shù)集，不同的網(wǎng)絡(luò)流水印具有不同的參數(shù)；EM為調(diào)制或嵌入水印函數(shù)；DE為解調(diào)或提取水印函數(shù)；CM為比較函數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法，包括:一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009]A1、在邊界路由上捕獲發(fā)送端發(fā)送來的數(shù)據(jù)流Tf，并確定水印嵌入所需的參數(shù)偏移量0，以及需要嵌入水印的數(shù)據(jù)流段Td;
[0010]A2、將Td段劃分成大小相等的2n等份，每份包括k個數(shù)據(jù)包，其中n = l*r，1是需要嵌入水印的個數(shù)，k為第一冗余度，r為第二冗余度；
[0011]A3、將每相鄰的兩個間隔劃分成一個小組，共η個小組，即g。，gl, g2，...，gj,...,gn i，再將這n個g組隨機分成1個大組，即R。，&，...，&，...，& i，每個大組里面包含r個g組；
[0012]A4、每個水印Wi均對應一個R i組，在R i組內(nèi)，利用數(shù)據(jù)包間隔，水印會分別被嵌入r個g組內(nèi)；
[0013]A5、循環(huán)1次步驟4，最終嵌入所有的水印；
[0014]A6、將嵌入水印后的數(shù)據(jù)流重新放入網(wǎng)絡(luò)當中，同時將嵌入水印所需的各種參數(shù)及原始水印W上傳到第三方代理。
[0015]優(yōu)選的，在接收端的邊界路由上捕獲發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)流，并從第三方代理獲得水印檢測所需的各種參數(shù)及原始水印W。
[0016]優(yōu)選的，利用參數(shù)將捕獲的數(shù)據(jù)流進行同樣的間隔劃分，在劃分好的間隔內(nèi)，利用水印檢測函數(shù)，求取每個g組所攜帶的水印信息。
[0017]優(yōu)選的，統(tǒng)計民組內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)最多的水印，該水印值即為R i組最終所攜帶的最終水印。
[0018]優(yōu)選的，將接收端提取的水印W’與原始水印W進行比較，若相同，則發(fā)送端與接收端之間存在明確的通信關(guān)系，否則，則無法確定其通信關(guān)系。
[0019]優(yōu)選的，所述對雙重冗余嵌入水印后的檢測方法，具體步驟為:
[0020]B1、在接收端網(wǎng)絡(luò)流的入口處提取接收的數(shù)據(jù)流T/ ;
[0021]B2、從第三方代理處獲得水印提取所需的各種參數(shù)，如偏移量0，冗余度k、r，原始水印W，及水印總個數(shù)1等；
[0022]B3、利用已獲得的水印嵌入?yún)?shù)，重新將接收端的數(shù)據(jù)流T/分成1個R組，即R?！琑/，R2’，...，?ν，...，&/，且每個 R’ 組內(nèi)包含 r 個 g’ 組；
[0023]B4、計算第i個水印Wl’，即分別利用數(shù)據(jù)包間隔思想計算R/內(nèi)r個g’組內(nèi)所攜帶的水印值，可得到r個水印Wi/ (j = 0, 1,...r-1)；
[0024]B5、在r個水印Wlj’內(nèi)，統(tǒng)計出現(xiàn)次數(shù)最多的水印值，則該值即為R/組所攜帶水印的最終值。
[0025]B6、循環(huán)步驟4和步驟51次，得到接收端的水印序列W’ ；
[0026]B7、將發(fā)送端的水印序列W和接收端檢測到的水印序列W’用CM比較函數(shù)進行比較，若相同，則發(fā)送端與接收端存在確定的通信關(guān)系，否則，則無法確定其通信關(guān)系。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，其中雙重冗余的思想是指每一枚水印I都對應一個大的時間間隔R工，而每個大的時間間隔內(nèi)又包含r個小的時間間隔g，水印被重復嵌入到r個不同的小間隔g內(nèi)；同時，每個g間隔內(nèi)都包含多個數(shù)據(jù)包序列，并最終通過操作數(shù)據(jù)包時間序列達到嵌入水印的目的；通過采用雙重冗余的方法，可以有效提尚嵌入的水印在網(wǎng)絡(luò)傳播過程中的穩(wěn)定性，提尚接收端水印的有效檢測率，降低誤檢率。采用本發(fā)明基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印嵌入方法，可以有效保障發(fā)送端嵌入的水印能較安全的抵達接收端，提高接收端水印的檢測效率，為有效判斷發(fā)送端與接收端的通信關(guān)系提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0028]圖1是雙重冗余水印嵌入模型示意圖；
[0029]圖2是雙重冗余水印嵌入流程示意圖；
[0030]圖3是雙重冗余水印檢測流程示意圖；
[0031]圖4是主動網(wǎng)絡(luò)流水印嵌入和檢測模型不意圖。
【具體實施方式】
[0032]實施例1
[0033]參見圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法，包括:一種基于雙重冗余的主動網(wǎng)絡(luò)流數(shù)字水印方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0034]A1、在邊界路由上捕獲發(fā)送端發(fā)送來的數(shù)據(jù)流Tf，并確定水印嵌入所需的參數(shù)偏移量0，以及需要嵌入水印的數(shù)據(jù)流段Td;
[0035]A2、將Td段劃分成大小相等的2n等份，每份包括k個數(shù)據(jù)包，其中n = l*r，1是需要嵌入水印的個數(shù)，k為第一冗余度，r為第二冗余度；
[0036]A3、將每相鄰的兩個間隔劃分成一個小組，共η個小組，即g。，gl, g2，...，gj,...,gn i，再將這n個g組隨機分成1個大組，即R。，&，...，&，...，& i，每個大組里面包含r個g組；
[0037]A4、每個水印Wi均對應一個R i組，在R i組內(nèi)，利用數(shù)據(jù)包間隔，水印會分別被嵌入r個g組內(nèi)；
[0038]A5、循環(huán)1次步驟4，最終嵌入所有的水??；
[0039]A6、將嵌入水印后的數(shù)據(jù)流重新放入網(wǎng)絡(luò)當中，同時將嵌入水印所需的各種參數(shù)及原始水印W上傳到第三方代理。
[0040]更進一步，在接收端的邊界路由上捕獲發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)流，并從第三方代理獲得水印檢測所需的各種參數(shù)及原始水印W。
[0041]更進一步，利用參數(shù)將捕獲的數(shù)據(jù)流進行同樣的間隔劃分，在劃分好的間隔內(nèi)，利用水印檢測函數(shù)，求取每個