CN105096984A

CN105096984A - 基于光存储介质的数据隐藏与加密方法

Info

Publication number: CN105096984A
Application number: CN201510399642.8A
Authority: CN
Inventors: 裴京; 徐海峥; 杨波
Original assignee: China news publishing research institute; Tsinghua University
Current assignee: China news publishing research institute; Tsinghua University
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: CN105096984B

Abstract

本发明提供一种基于光存储介质的数据隐藏于加密方法，包括以下步骤：接收原始文件，并将原始文件转换成二进制序列A，该二进制序列A对应光存储介质的物理游程中的坑和岸；接收隐藏文件，并将该隐藏文件转换成二进制序列B；将该二进制序列B以子坑、子岸编码方式与所述二进制序列A进行编码形成一复合编码，以使所述光存储介质物理游程的至少部分坑中形成子岸以及至少部分岸中形成子坑，以及将该复合编码在所述光存储介质上刻录形成物理游程中的所述坑、岸、子岸以及子坑。

Description

基于光存储介质的数据隐藏与加密方法

技术领域

本发明涉及一种数据隐藏与加密方法，尤其涉及一种基于光存储介质的数据隐藏与加密方法。

背景技术

现有的数字光盘产品都是将信息转换成二进制数据，并将二进制数据以某种调制方式与存储介质记录符的两种不同物理状态相对应，实现数据存储，这类存储方式称为二值存储。目前的只读光盘存储技术所采用的都是二值存储方式，根据反射光光强的高低来判断当前所对应的位置是“坑”（Pit）或者“岸”（Land），每个记录单元上可以记录两个状态数，也就是正好对应1位（bit）的信息。使用者通过解码器来获取数字光盘上记录的信息。

在安全意识和隐私意识日益提高的今天，信息的保密逐渐受到人们的重视，另外，在大量信息或数据传输的过程中，对信息或数据来源可靠性的识别也是非常重要的研究课题。现有技术中通常都是通过采用软件算法来实现数据加密，然而这种方式在安全性能上没有对数据的硬件加密更为强大，而且也无法达到数据隐藏的目的。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种简单且安全性高的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法。

一种基于光存储介质的数据隐藏于加密方法，包括以下步骤：

接收原始文件，并将原始文件转换成二进制序列A，该二进制序列A对应光存储介质的物理游程中的坑和岸；

接收隐藏文件，并将该隐藏文件转换成二进制序列B；

将该二进制序列B以子坑、子岸编码方式与所述二进制序列A进行编码形成一复合编码，以使所述光存储介质物理游程的至少部分坑中形成子岸以及至少部分岸中形成子坑，以及

将该复合编码在所述光存储介质上刻录形成物理游程中的所述坑、岸、子岸以及子坑。

相对于现有技术，本发明实施例通过以子坑、子岸编码方式将隐藏文件加载到原始文件中，从而实现了数据的硬件加密与隐藏的目的，大大提高了数据隐藏的安全性，且该方法简单易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具有数据隐藏和加密功能的可信光盘驱动器功能模块框图示意图。

图2为本发明实施例1提供的子坑、子岸编码方式的示意图。

图3为本发明实施例2提供的采用子坑、子岸编码编码方式刻录数据后的可信光盘读出射频信号的波形示意图。

主要元件符号说明

可信光盘驱动器	100
		数据传输单元	12
主控制器	14
		嵌入控制器	16
光学头组件	18
		数据传输模组	162
数据转换模组	164
		数据编码模组	166

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明提供的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法。

本发明实施例提供一种基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，包括以下步骤：

S1，接收原始文件，并将原始文件转换成二进制序列A，该二进制序列A对应光存储介质的物理游程中的坑和岸；

S2，接收隐藏文件，并将该隐藏文件转换成二进制序列B；

S3，将该二进制序列B以子坑、子岸编码方式与所述二进制序列A进行编码形成一复合编码，以使所述光存储介质物理游程的至少部分坑中形成子岸以及至少部分岸中形成子坑，以及

S4，将该复合编码在所述光存储介质上刻录形成物理游程中的所述坑、岸、子岸以及子坑。

首先需要说明的是，本发明实施例中，由于所述二进制序列A与光存储介质的物理游程中的坑和岸对应，二进制序列B与所述光存储介质的物理游程中的子坑、子岸对应，因此，后续为方便描述，部分说明中会以坑和岸来代替二进制序列A（原始文件），以子坑、子岸来代替二进制序列B（隐藏文件）。而在，文件存储的过程中，是依次产生二进制序列A、二进制序列B然后再根据二进制序列A、二进制序列B在光存储介质上对应形成坑、岸、子岸、子坑。

所述光存储介质可以为各种数据类型的光盘，例如但不限于DVD、CD、BD、EVD以及HDDVD中的至少一种。

传统二值物理游程长度的光存储介质在数据存储刻写过程中，一束会聚的刻录激光扫描过光存储介质的表面，通过调制激光的功率来记录信息。激光的功率至少被调制成两种功率，一种能使所述光存储介质上留下物理坑，另一种不能使所述光存储介质上留下物理坑。被留下物理坑的地方被称之为坑（pit），不能被留下物理坑的地方被称之为岸（land）。在读取过程中，一束会聚的读激光沿记录时的扫描方向扫描过光盘记录层，反射回的光强将被光电探测器检测。有坑的地方会使反射的光强降低，也就是使光电探测器输出的读出信号幅值降低。对检测读出的射频信号进行切分，即可得到坑和岸的长度，从而获得记录的信息。

光存储介质上一个物理数据位称之为一个通道或一个T，连续相同类型（坑或岸）的物理数据位为一个物理游程。例如DVD物理游程最短长度为3T，最长为14T，其中数据物理游程长度可为3T至11T中的任意值，14T为数据帧帧头。光存储介质上的物理游程以所述坑或岸交替连续出现，这些连续交替的坑或岸代表的为存储在该光存储介质上的原始数据。

本发明实施例所述数据隐藏和加密方法即基于该光存储介质存储数据的原理及过程。

在上述步骤S1中，所述原始文件即为原本需要存储在所述光存储介质上的数据文件，该原始文件为对外可见的，即任何人都可以利用如光驱等读取出该原始文件。该原始文件在存储在所述光存储介质上之前会先转换成所述二进制序列A，该二进制序列A代表该原始文件的数据信息。后续光刻录介质会将该二进制序列A以坑和岸连续交替的形式刻录在所述光存储介质上。

在上述步骤S3中，所述子坑、子岸的编码方式是指将二进制序列B中的每一个二进制值或部分值以子坑、子岸的形式体现。即所述物理游程上的子岸和子坑与所述二进制序列B对应，为该隐藏文件后续在所述光存储介质上的硬件体现。所述子坑、子岸的概念是相对于代表原始文件的坑和岸而言的。所述子岸设置在所述坑中，会使原来的坑分解，从而使原来的坑在物理游程长度方向上形成连续交替短坑、子岸以及短坑。类似地，所述子坑设置在所述岸中，会使原来的岸分解，从而使原来的岸在物理游程长度方向上形成连续交替短岸、子坑以及短岸。同理，所述短岸以及短坑是相对于它们本身所处的原始的岸和坑而言的。即，原始的岸和坑由于子坑、子岸的加入而分解。因此，所述子坑、子岸编码方式即为使所述光存储介质物理游程的至少部分坑中形成子岸以及至少部分岸中形成子坑。子岸、子坑在所述物理游程上的排列方式即代表了所述隐藏数据。

所述子坑在所述岸中加入的位置只要保证所述岸在物理游程长度上的第一段以及最后一段为所述短岸即可。同样地，所述子岸在所述坑中加入的位置只要保证所述坑在物理游程长度上的第一段和最后一段为所述短坑即可。

在上述步骤S3中，所述二进制序列B包括“1”和“0”两类数据位，所述子坑、子岸编码方式进一步包括：当为“1”时，可在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑，当为“0”时，不在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑。同样地，所述子坑、子岸编码方式也可进一步包括：当为“0”时，可在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑，当为“1”时，不在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑。

在上述步骤S3中，所述子坑、子岸编码方式可进一步包括选择特定物理游程长度的坑和岸上设置所述子岸和子坑，小于该特定物理游程长度的坑和岸上不设置所述子岸和子坑。如可选择在物理游程长度大于等于7T的坑上设置子岸以及在物理游程长度大于等于9T的岸上设置子坑。优选地，加入所述子坑和子岸后保证所述短岸以及短岸的长度大于等于3T。

进一步地，某一个所述坑中设置的子岸的数量可以为一个或多个，某一个所述岸中设置的子坑的数量可以为一个或多个。优选地，本发明实施例中，一个所述坑中设置的子岸数量为1，且一个所述岸中设置的子坑数量为1。

进一步地，控制所述子坑、子岸的长度，使所述包含有子岸的坑的读出射频信号不超过切分电平。控制所述子坑、子岸的长度，使所述包含有子坑的读出射频信号不低于所述切分电平。所述切分电平在读出数据时为所述坑和岸判断的标准，所述坑的输出信号小于所述切分电平，所述岸的输出信号大于所述切分电平。即，在读书数据的射频电信号曲线中，所述切分电平是区别所述坑和岸的阈值。

通过所述子坑、子岸编码方式即确定了物理游程上坑、岸、子岸、子坑的排列方式。该排列方式即为所述复合编码。

在上述步骤S4中，按照所述复合编码或所述坑、岸、子岸、子坑的排列方式在所述光存储介质上进行刻录即将所述原始文件以及隐藏文件记录在了所述光存储介质上。

在数据读出的过程中，激光扫描在物理游程上，形成连续变化的射频信号，通过光存储介质对应的解码芯片，即可恢复成光盘数据。当加入子坑、子岸将所述隐藏文件加入所述原始数据中时，输出读取的射频信号在通过所述解码芯片时，所述子坑、子岸的射频信号波动不符合该解码芯片对应的数据编码规则，但由于子坑、子岸引起的射频信号没有超过或低于所述切分电平，从而会被当做***噪声进行数据处理，从而最后读出的仍然是原始文件。而隐藏数据需要通过特定的解密***，按照数据隐藏加密数据规则（所述子坑、子岸编码方式）进行解密，即可提取到所述隐藏加密的隐藏文件。

请参阅图1，本发明实施例提供一种具有数据隐藏和加密功能的可信光盘驱动器100，其包括：数据传输单元12、主控制器14、嵌入控制器16以及光学头组件18。

所述数据传输单元12与所述主控制器12以及嵌入控制器16连接，用于将原始文件传输到所述主控制器14，将所述隐藏文件传输到所述嵌入控制器16。所述数据传输单元12可以为SATA传输单元。

所述主控制器14用于接收所述数据传输单元12传送的原始文件，并将该原始文件转换成第一刻录激光开关信号后传输到所述嵌入控制器16中。

具体地，所述主控制器14主要可控制原始文件的在光盘上的刻录以及读取。所述主控制器14可将所述原始文件先转换成所述二进制序列A，然后再将该二进制序列A转换成所述第一刻录激光开关信号。所述第一刻录激光开关信号即为对应所述二进制序列A的光盘物理游程上的交替变换的所述坑和岸。

所述嵌入控制器16设置在所述主控制器14与所述光学头组件18之间，该嵌入控制器16进一步包括数据传输模组162、数据转换模组164以及数据编码模组166。所述数据传输模组162用于接收所述隐藏文件以及所述第一刻录激光开关信号。

所述数据转换模组164用于将所述隐藏文件转换成第二刻录激光开关信号。进一步地，所述数据转换模组164可将所述隐藏文件预先转换成所述二进制序列B，然后再将该二进制序列B转换成所述第二刻录激光开关信号。

所述数据编码模组166用于将所述第一刻录激光开关信号与第二刻录激光开关信号进行编码以形成一第三刻录激光开关信号。该第三刻录激光开关信号通过所述数据传输模组162传输到所述光学头组件18。所述数据编码模组166采用的编码方式为所述子坑、子岸编码方式以将所述隐藏文件以子坑、子岸的形式加载到所述原始文件中。由前述可知，所述子坑、子岸编码方式为使所述光存储介质物理游程的至少部分坑中形成子岸以及至少部分岸中形成子坑。具体的子坑、子岸编码方式上述已经介绍，在此不再赘述。所述第三刻录激光开关信号为所述复合编码在最终激光刻录信号上的体现（即所述第三刻录激光开关信号等同于所述复合编码）。

该嵌入控制器16可以为可以实现上述功能的FPGA、DSP、ARM以及单片机中的至少一种。所述嵌入控制器16可与所述主控制器14集成设置。

所述光学头组件18接收所述第三刻录激光开关信号，并根据该第三刻录激光开关信号在光盘上进行刻录形成所述坑、岸、子坑、子岸，从而将所述隐藏文件加载到所述原始文件中，实现了所述隐藏文件在光盘上的隐藏，获得了可信光盘。

该光学头组件18可以为传统光驱所用的用于刻录和读取数据的光学头组件。具体地，该光学头组件18可包括激光器、物镜以及光敏元件。所述激光器用于产生刻录和读取信号的激光。所述物镜用于将激光光束聚焦到光盘的坑、岸信息层面上。所述光敏元件用于将反射的读激光光强转换成电压信号。

该可信光盘驱动器100可进一步包括光盘开关仓电路电机以及光盘旋转电机，所述光盘开关仓电路电机为光盘仓弹出与吸入的传动电机。所述光盘旋转电机为带动光盘进行旋转的驱动电机。所述光盘开关仓电路电机以及光盘旋转电机可分别通过排线与所述主控制器14连接。

本发明实施例提供的可信光盘驱动器100相当于在现有商用光驱的主控制器与光学头组件之间设置了所述用于在所述原始文件中加载隐藏文件的嵌入控制器16，从而获得了具有数据隐藏于加密功能的光盘驱动器100。

该可信光盘驱动器100可将所述隐藏文件加载到所述原始文件中，该加载过程不会篡改所述原始文件，且该可信光盘被传统商用光驱读出数据时，在所述原始文件读出的过程中，所述隐藏文件被当作噪声或冗余信息过滤掉（控制所述子坑、子岸的长度以使所述光学头组件18在读出信号时，所述读出信号不会越过所述切分电平，加载所述隐藏文件和不加载所述隐藏文件的读出信号过切分电平的相位不会发生变化），从而普通的使用者只会获得所述原始文件，无法通过该传统商用光驱读出隐藏文件，达到了数据隐藏的目的。另外，使用者在验证光盘的可靠性时，可采用与所述隐藏文件编码对应的解码器来读取待验证的光盘上是否有所述隐藏文件，从而达到了数据来源可靠性验证的目的。

实施例1

请参阅图2，本发明实施例1原始文件采用一段DVD光盘物理游程序列进行说明（图示标记为：A），在游程长度上依次为：7T、7T、3T、3T、9T、11T、7T、7T、11T以及9T。

所述隐藏文件中采用某一字节来进行说明（图示标记为：B），本发明实施例1种该字节为0x9E，转换为二进制序列后为10011110。

所述子坑、子岸编码方式为：选择大于等于7T的DVD物理游程（定义为长物理游程）上才考虑是否设置子坑或子岸，其中，1对应长物理游程上设置子坑或子岸，0对应长物理游程上不设置子坑或子岸，从而形成所述复合编码或第三刻录激光开关信号（图示标记为：AB）。

实施例2

本发明实施例2中采用原始文件采用一段DVD光盘物理游程序列进行说明，在游程长度上依次为3T、8T、10T、5T、5T、7T、5T。同样地，所述子坑、子岸编码方式为：选择大于等于7T的DVD物理游程（定义为长物理游程）上才设置子坑或子岸以刻录所述可信光盘。

请参阅图3，其中，虚线为仅包括原始文件的原始光盘读出射频信号，实线为所述可信光盘的读出射频信号。从图中可以看出，加入子坑、子岸的读出射频信号相对于原始光盘读出射频信号，仅仅在加入位置引起了幅值变化，但过切分电平的相位无变化。所述DVD解码的过程为：1.将模拟的射频信号使用时钟采样，成为离散的数字射频信号A1；2.使用PLL技术将数字射频信号进行重采样，成为采样周期为一个T的离散数字射频信号A2；3.对于离散数字射频信号A2，大于切分电平的值设置为1，小于切分电平的值设置为0，这里可以看出，在DVD解码器看来，只存在高于切分电平与低于切分电平两种状态。因此，这种幅值差异对于传统的DVD解码***而言会被当作***噪声处理，而不会影响识别8T、10T与7T的正确率，从而达到了隐藏和加密数据的目的。对于其它类型的光盘解码过程与DVD解码过程类似，从而其它类型的光盘也可以通过所述可信光盘驱动器100实现数据隐藏和加密的目的。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims

1.一种基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，包括以下步骤：

接收隐藏文件，并将该隐藏文件转换成二进制序列B；

2.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，所述光存储介质为光盘，包括DVD、CD、BD、EVD以及HDDVD中的至少一种。

3.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，所述二进制序列B包括1和0两类数据位，所述子坑、子岸编码方式进一步包括：当为1时，在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑，当为0时，不在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑。

4.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，所述二进制序列B包括1和0两类数据位，所述子坑、子岸编码方式进一步包括：当为0时，在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑，当为1时，不在所述二进制序列A对应的坑和岸中设置子岸或子坑。

5.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，所述子坑、子岸编码方式可进一步包括选择特定物理游程长度的所述坑和岸上设置所述子岸和子坑，小于该特定物理游程长度的坑和岸上不设置所述子岸和子坑。

6.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，一个所述坑中设置的所述子岸的数量为1，且一个所述岸中设置的所述子坑的数量为1。

7.如权利要求1所述的基于光存储介质的数据隐藏与加密方法，其特征在于，控制所述子坑、子岸的长度，使包含有所述子岸的坑的读出射频信号不超过切分电平，且使所述包含有所述子坑的读出射频信号不低于切分电平，所述切分电平在读出数据时为所述坑和岸判断的标准，所述坑的输出信号小于所述切分电平，所述岸的输出信号大于所述切分电平。