[发明专利]用于溯源和信息传输的网络流水印方法及系统

说明书

本发明提供一种用于溯源和信息传输的网络流水印方法及系统，属于通信设备技术领域，根据用户请求及网络资源判断应用场景；若判断为对攻击者进行溯源的应用场景，则采用增量调制策略进行水印嵌入；若判断为信息传输的应用场景，则采用交叉调制策略进行水印嵌入。本发明针对不同的应用场景、软硬件资源及网络状态，采取两种不同的水印嵌入策略。对于增量调制策略来说，只要调整相邻数据包间时延相对大小就可以嵌入水印信息，解码时也只需比较数据包间时延IPD的相对大小即可译码。对于水印传输容量较大及信息隐蔽传输的需求，则采用交叉调制将一部分水印信息放到IP报头的可选字段，另一部分对数据包时延进行调整传输，同时在信息传输时可进行溯源。

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，具体涉及一种用于溯源和信息传输的网络流水印方法及系统。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，互联网广泛普及并催生了各种各样的应用，物联网、车联网和5G等技术为人类生产生活带来巨大效益，网民数量大规模增长，大数据时代已经深入社会的方方面面。因此，网络中的数据量也呈爆炸式增长，但同时，匿名互联网中信息传输的安全问题也层出不穷。如，不法分子对用户传输的信息进行攻击、窃听、拦截或篡改等，如何溯源追踪这类攻击者以及安全地传输一些关键信息是需要进行深入研究的课题。

目前，针对多种多样的攻击方式提出了许多不同的溯源追踪技术，主要分为两类：(1)传统被动的流量分析技术，而被动的分析方式又主要分为主动询问、数据监测和路径重构三类。主要通过对数据流路径的主动询问和对数据包或者数据流进行标志，从而构建出数据流的路径来进行追踪。比较著名的被动溯源追踪技术有：Snoeren等人提出流量日志类溯源方法、概率包标记法(Probabilistic Packet Marking，PPM)、确定性包标记法(Deterministic Packet Marking，DPM)、ICMP消息法等。但是这三类分别有资源开销大，适用场景有限和溯源追踪性能差的缺点。(2)主动的网络流水印溯源技术根据数据流特征载体的不同，通过对数据包的时间，质心以及流速率等属性进行调制从而嵌入特殊的水印信息，并在水印检测端检测多个数据流中是否含有相应水印信息来判断通信关系，从而检测出攻击者。网络流水印技术 (Network Flow Watermarking，NFW)相比于传统被动的流量分析技术而言，更加适用于匿名通信系统的网络环境，并且具有资源开销及成本较小，追踪性能更好的特点，因此成为该领域的研究热点。

对于网络流水技术来说一个水印嵌入算法的优劣对于溯源追踪效率及准确性来说是至关重要的，国内外研究人员针对不同的特征载体提出了许多种水印技术，比如：Houmansadr等提出了基于数据包时间间隔的RAINBOW方法；Pyun等人提出了基于重组时隙数据包的网络流水印技术IBW(Interval Based Watermarking，IBW)；Wang等人提出了基于时隙质心的网络流水印水印算法(Interval Centroid Based Watermarking，ICBW)；Yu等人提出了基于直序扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)的网络流水印技术。但这些水印算法也各有局限性，或存储计算资源消耗过大、或鲁棒性、可靠性和隐蔽性较差和对数据流量要求较大的缺陷。并且，针对这些多种多样的水印技术也有研究人员提出了有效的攻击方法破坏水印，令这些水印被破解或者擦除。

现有的一种基于数据包间隔的网络流水印及其检测方法。其特点是：在基于数据包间隔的网络流水印算法基础上，对用于嵌入网络流水印的数据包组引入冗余，具体是当需要嵌入m位的网络流水印时，提取2m组数据包，其中相邻的2组数据包用于产生1位网络流水印，相邻2组中的前1组按照基于数据包间隔的网络流水印算法产生1位网络流水印，后1组按照校验规则产生当前网络流水印位的校验信息。

上述技术在使用上有如下不足之处：