Требования к стегоконтейнеру

Рассмотрим подробнее понятие контейнера. Различают два основных типа контейнеров: потоковый и фиксированный.

Потоковый контейнер представляет собой непрерывно следующую последовательность бит. Сообщение вкладывается в него в реальном масштабе времени, так что в кодере неизвестно заранее, хватит ли размеров контейнера для передачи всего сообщения. В один контейнер большого размера может быть встроено и несколько сообщений. Интервалы между встраиваемыми битами определяются генератором псевдослучайной последовательности с равномерным распределением интервалов между отсчетами. Основная трудность заключается в осуществлении синхронизации, определении начала и конца последовательности. Если в данных контейнера имеются биты синхронизации, заголовки пакетов и т.д., то скрываемая информация может идти сразу после них. Трудность обеспечения синхронизации превращается в достоинство с точки зрения обеспечения скрытности передачи. Кроме того, потоковый контейнер имеет большое практическое значение: представьте себе, например, стегоприставку к обычному телефону. Под прикрытием обычного, незначащего телефонного переговора можно было бы передавать другой разговор, данные и т.п., и не зная секретного ключа нельзя было бы не только узнать содержание скрытой передачи, но и сам факт ее существования. Не случайно, что работ, посвященных разработке стегосистем с потоковым контейнером практически не встречается.

У фиксированного контейнера размеры и характеристики заранее известны. Это позволяет осуществлять вложение данных оптимальным в некотором смысле образом. В книге мы будем рассматривать, в основном, фиксированные контейнеры (далее – контейнеры).

Контейнер может быть выбранным, случайным или навязанным. Выбранный контейнер зависит от встраиваемого сообщения, а в предельном случае является его функцией. Этот тип контейнера больше характерен для стеганографии. Навязанный контейнер может появиться в сценарии, когда лицо, предоставляющее контейнер, подозревает о возможной скрытой переписке и желает предотвратить ее. На практике же чаще всего сталкиваются со случайным контейнером.

Встраивание сообщений в растровые файлы изображений

Этот процесс возможен благодаря особенностям системы восприятия человека. Хорошо известно, что изображения обладают большой психовизуальной избыточностью. Глаз человека подобен низкочастотному фильтру, пропускающему мелкие детали. Особенно незаметны искажения в высокочастотной области изображений. Эти особенности человеческого зрения используются, например, при разработке алгоритмов сжатия изображений и видео.

Стеганография также использует имеющуюся в сигналах психовизуальную избыточность, но другим, чем при сжатии данных образом. Процесс внедрения СИ также должен учитывать свойства системы восприятия человека, то есть в качестве контейнера могут быть выбраны носители информации, которые удовлетворяют следующим требованиям:

• содержат «избыточную» с точки зрения восприятия человеком информацию;

• 32

  замена этой информации другой не приводит к заметным для человека последствиям.

Поскольку в век электроники и комп'ютерных технологий носителями информации являются электронный файлы, то именно из них и подбираются те, которые могли бы являться стеганоконтейнерами. Наиболее подходящими с точки зрения данных требований являются мультимедийные файлы, поскольку их содержимое предназначено для воздействия на зрение и слух человека. Еще в 1989 году был получен патент на способ скрытого вложения информации в изображение путем модификации младшего значащего бита - LSB (Least Significant Bits).

Расссмотрим основные типы мультимедийных файлов и принципы реализации данного метода.

Как известно, для представления графической информации в компъютере используются две основные группы форматов (стандартов): векторные и растровые.

В векторных форматах изображение строится как набор стандартных геометрических фигур, каждая из которых описывается соответствующим математическим выражением. Цвет внутри каждой фигуры может быть задан постоянным или изменяющимся по какому-либо математическому закону (градиентная заливка). Этот принцип не позволяет достичь хорошей цветопередачи, так как цвет большинства реальных объектов нельзя подчинить законая математики. Поэтому часто для улучшения представления объектов в векторной графике приходится разбивать их на отдельные фрагменты, каждый из которых имеет свой цвет, наподобии тому, как это делается на мозаичных полотнах. Тем не менее, для решения инженерных задач векторные форматы очень подходящи, так как, во-первых, там приходиться иметь дело с правильными геометрическими фигурами, а, во-вторых, они могут быть легко преобразованы средствами векторной графики – повернуты, увеличены или уменьшены, преобразованы в объемный вид и т.д. Однако в качестве стеганогафических объектов векторные форматы не годятся, потому что не содержат избыточной информации.

33

В растровых форматах изображение формируется из отдельных точек – пикселов, каждый из которых имеет свой цвет. Плотность расположения пикселов на экране или на бумаге определяют качество изображения, а максимальное количество цветовых градаций – цветопередачу. Глубина цветопередачи зависит от количества бит цветности, приходящихся на один пиксел изображения. В стандарте TRUE COLOR-24 одной точке на экране соотвествует 24 пиксела цвета. Они разбиты на три группы по 8 пикселов в каждой. Каждая группа управляет интенсивностью источника цвета, которая может принимать 2⁸ или 256 значений. В RGB-формате этими источниками является три монохроматических цвета: красный (R-red), зеленый (G-green) и синий (B-blue). Смешивая эти цвета в различных пропорциях, мы можем получить цветовую палитру, состоящую из 16777216 оттенков (2⁸ х 2⁸ х 2⁸). При этом каждому оттенку будет сопоставлено определенное значение кода, указывающее на интенсивность RGB-составляющих. Младший бит каждого цвета отвечает за 1/256 его интенсивности, и при его изменении человеческий глаз не заметит разницы.

Принцип LSB подразумевает, что количество цветовых градаций искуственно уменьшается за счет использования для цветопередачи только 7 бит в каждом цвете, что дает нам 2⁷ или 128 значений каждого цвета, а палитра будет состоять «всего» из 2097152 оттенков (2⁷ х 2⁷ х 2⁷). Неиспользуемые для цветопередачи три младших бита каждого из цветов, таким образом, высвобождаются для других целей – скрытного размещения информации. Объемы графического стеганоконтейнера могут быть довольно значительными.

Например, если изображение иммет размеры 800х600 пикселов, то в нем можно разместить 800х600х3/8=180000 байт скрытой информации. Скрываемое сообщение может быть простым набором чисел, изображением, простым или зашифрованным текстом. При этом, значения бит в каких-то точках будут совпадать с битами реального изображения, в других – нет, но, главное, что определить такие искажения практически невозможно, так как они ниже уровня распознавания человеческого глаза.