多重文本水印算法在电力信息安全中的应用

其它值，对其进行篡改定位并进行错码纠正，去除监督位;

步骤4：对二进制序列M与密钥K进行循环取模，可以得到水印的二进制序列，再对其进行转换，得到水印信号。

2.2 基于改变内容的鲁棒算法

此算法的目的是对文件内容进行隐蔽通信，要求算法鲁棒性强，具备足够的容量隐藏信息，透明性强，并具备高安全性。因此，选择基于改变文本内容嵌入水印信息的算法作为电力系统中使用的鲁棒性算法。本文所采用的具体方法为：将全角模式下标点替换为半角模式下的标点，即将“，”替换为“,”。

2.2.1 预处理

与基于改变文本内容嵌入水印信息的算法采用相同的预处理方式。

2.2.2 水印信息嵌入

(1)使用线性同余法使水印信息嵌入位置随机化。为了防止全角与半角替换过程中发生字符间距的修改使文档的格式发生变化，采用绑定半角与空格的方式进行位置补齐。

(2)步骤1：遍历word文档，标记逗号序列为j(j<N),嵌入水印间隔标识sgnsart；

步骤2：选定字符j，若j<N,则执行步骤5，否则判断间隔标识，标识嵌入完成执行步骤3，未完成则执行步骤1；

步骤3：

h_i=1时，修改当前“全角逗号”为“半角逗号+空格”;

h_i=0时，不作任何修改;

步骤4：重复执行以上步骤，嵌入水印信息;

步骤5：嵌入完成，保存文档。

2.2.3 水印信息提取

此处采用水印信息嵌入方法的逆算法，与“2.1.3”的方法相似。

3 实验结果及其分析

针对以上两种算法，进行水印嵌入及提取实验，以验证嵌入水印信息后的文档是否会产生视觉变化，检测水印信息是否可以正确提取。通过攻击实验，检验两种算法的鲁棒性。

3.1 水印信息嵌入提取实验

针对基于改变字体颜色RGB值嵌入水印信息的算法，进行水印嵌入实验，水印信息为“发送人ABC”。针对基于改变字符间距完成水印信息嵌入的算法，进行水印嵌入实验，水印信息“参数为：123”，密钥均为“6688”。

测试可知，未受攻击的文档均可实现水印信息的正确检测提取。从视觉上，很难区分水印信息嵌入后文档(如图1和图2所示)发生的可见变化。

3.2 攻击实验

数字水印攻击的目的是判断水印算法的鲁棒性，本实验采用重复测试的方法防治偶然结果产生。

(1)基于格式攻击。对文档进行颜色攻击，鲁棒性弱，但是，进行部分和全部格式或属性攻击，鲁棒性很强。

(2)基于内容攻击。对文档内容进行不同程度的删除、粘贴及内容替换操作，如果涉及内容过多，鲁棒性较弱;否则，鲁棒性很强。

(3)篡改定位。由图3可知，如果文档内容及字体颜色发生改变(图3中的“纪80”、“中，该”和“基于以”)，基于改变颜色RGB值嵌入水印信息的算法可以精准判断水印比特位受破坏的具体位置，以达到内容认证的要求。

实验表明，基于改变字符颜色RGB值嵌入水印信息的算法针对内容篡改鲁棒性弱，并可以进行准确定位，有效达到内容认证的目的。基于改变逗号所处模式嵌入水印信息的算法，鲁棒性很强，可以抵抗各种格式及大部分内容攻击，并不会导致文档降质。

3.3 算法性能分析

鲁棒性、容量、透明性及安全性是文本水印技术的重要特点，这些特性决定水印算法的实用价值。因此，需要对算法的性能进行合理的分析，判断其是否具备实际应用的要求。

(1)鲁棒性分析。

①基于改变字体颜色RGB值嵌入水印信息的算法可以抵抗基本的格式攻击，但对内容篡改鲁棒性较弱，可以有效地对文档进行内容认证，一旦文档内容被恶意修改，将很难正确提取水印信息;

②基于改变逗号所处模式嵌入水印信息的算法鲁棒性很强，可以抵抗格式与内容攻击。针对电子文档在电力系统中的可信传输，可以起到有效的保护作用，抵抗恶意篡改。

(2)容量分析。两个水印算法中都采用了(7,4)汉明编码，即每7个码字包含4个信息位，3个监督位。为了提高鲁棒性和安全性，引入了纠错编码，牺牲了一定的数据容量，但是仍可以满足水印信息的嵌入容量。

(3)透明性分析。两种算法均是基于人类视觉系统设计的，改变值都在肉眼不可分辨的阈值内，从原理上，算法的透明性都很高。

(4)安全性分析。两个算法均使用了加密算法对水印信息进行加密，即使攻击者知道水印的嵌入算法，在不知道密钥的情况下也无法完全获得水印信息。且水印信息在嵌入时，采用了随机位置嵌入，更加加大了对手的攻击难度。

通过以上性能分析可知，该多重文本水印算法可以通过两种不同的文本水印算法性能的互补，达到对电力系统重要信息隐蔽通信和内容认证的要求。

4 结束语

文本数字水印技术可以有效实现隐蔽通信及内容认证，本文将鲁棒水印及半脆弱水印算法用于确保电力系统信息安全中，可以有效将重要信息进行隐藏传输，使其抵抗在传输中遭受的各种攻击