НИРС Итоговая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И. РАЗЗАКОВА

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАФЕДРА: «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА»

ОТЧЕТ

Бишкек 2023

Введение

Стеганография, издревле известная как искусство скрытной передачи информации, представляет собой уникальную область криптографии, посвященную тому, чтобы сделать данные невидимыми для непро инициированных глаз. Этот удивительный метод обеспечивает конфиденциальность, позволяя встраивать сообщения в различные носители так, чтобы их наличие оставалось незамеченным. Стеганография демонстрирует свою актуальность в мире, где конфиденциальность и секретность данных играют важную роль в сферах информационной безопасности, криминалистики, исследований и в различных аспектах цифровой коммуникации. В данном введении рассмотрим основные принципы стеганографии, ее исторические корни и актуальные применения в современном информационном обществе.

2

3

Первая презентация: Алгоритмы и методы цифровой аудио стеганографии

На первой презентации мы рассмотрели историю и основные методы аудио стеганографии. Также ответили на вопрос – Что же такое аудио стеганография. Стеганография исходит из греческого слова στεγανός «скрытый» + γράφω «пишу» «тайнопись».

История стеганографии

Самое раннее использование этого слова датируется 440 годом до н. э., когда Гистией, персидский вождь Милета, обрил голову одного из своих слуг и вытатуировал на его коже тайное послание. Когда слуга отрастил волосы, послание было скрыто. И Гистиэй отправил человека к Аристагору, который обрил ему голову и прочитал тайное послание.

Возможно, один из самых известных примеров - это случай, когда Северная Корея захватила экипаж корабля USS Pueblo и заставила его позировать на пропагандистских фотографиях, чтобы создать впечатление, что с ними обращаются справедливо. На самом деле экипаж решил сделать жест рукой на снимках, чтобы скрыто выразить протест против своего плена.

Как вы заметили, во всех этих случаях "секретное" сообщение скрыто помещалось внутри другого сообщения или документа таким образом, что оставалось незаметным для намеренного получателя.

4

Стеганография или криптография ?

Обратите внимание, что стеганография - это не то же самое, что шифрование/криптография. В стеганографии мы не вносим эстетических изменений в публично передаваемое сообщение, то есть разборчивость "носителя" сообщения остается нетронутой. Это имеет важное преимущество: "публичное" сообщение не привлекает к себе излишнего внимания, а тот факт, что это сообщение несет в себе "секретное" сообщение, не известен подслушивающим. С другой стороны, зашифрованные сообщения маскируются с помощью известных алгоритмов и вызывают любопытство хакеров и/или исследователей, которые пытаются взломать шифр.

(Помните, как в начальной школе вы вернули тетрадку своего приятеля с признанием, написанным на обратной стороне невидимыми чернилами? Это была стеганография. Теперь вы знаете!)

Методы и алгоритмы

1.LSB-кодирование (кодирование младших бит):

LSB-кодирование - это стеганографическая техника, используемая для скрытия информации в младших битах цифрового изображения или аудиофайла. В контексте изображений каждый пиксель представлен определенным количеством бит (например, 8 бит для оттенков серого или 24 бита для цветных изображений). LSB-кодирование включает замену младшего бита каждого пикселя битом секретного сообщения. Эти изменения часто незаметны для человеческого глаза или уха, что делает этот метод распространенным для скрытия информации на виду. Однако следует отметить, что LSB-кодирование относительно просто и может быть уязвимым для некоторых видов атак, таких как статистический анализ.

2.Фазовая модуляция (Phase Coding):

Фазовая модуляция - это техника обработки сигналов и телекоммуникаций. В контексте систем связи фазовая модуляция включает изменение фазы несущего сигнала для передачи информации. Изменения в фазе сигнала соответствуют разным состояниям или символам. Эта техника используется в различных системах связи, включая радар и некоторые типы цифровой передачи данных. Преимущество фазовой модуляции заключается в ее устойчивости к изменениям амплитуды и шумам, что делает ее надежным методом передачи информации.

5

3.Скрытие эха (Echo Hiding):

Скрытие эха - метод встраивания информации в звуковой сигнал путем манипулирования эхами или отголосками в звуке. Эта техника часто используется для водяных знаков в аудиофайлах или для скрытой передачи сообщений. Путем изменения характеристик эха так, чтобы это было незаметно для человеческого уха, информацию можно скрыть в аудио сигнале. Такой метод может быть более надежным, чем традиционное LSB-кодирование в аудиофайлах, так как он использует особенности звуковой среды для замедления встроенных данных.

4.Распределенный спектр (Spread Spectrum):

Распределенный спектр - это техника связи, при которой сигнал распределяется по широкому диапазону частот. Это достигается модуляцией сигнала кодом, который распределяет энергию сигнала по широкому диапазону частот. Существуют два основных типа распределенного спектра: частотный переход (FHSS) и прямая последовательность (DSSS). Распределенный спектр известен своей устойчивостью к помехам и блокировкам, что делает его полезным в беспроводных системах связи. Его применение включает в себя беспроводные сети (Wi-Fi), Bluetooth и некоторые военные системы связи.

Вторая презентация: Алгоритмы и методы цифровой аудио стеганографии (практика)

LSB (Least Significant Bit, наименьший значащий бит) — суть этого метода заключается в замене последних значащих битов в контейнере (изображения, аудио или видеозаписи) на биты скрываемого сообщения. Разница между пустым и заполненным контейнерами должна быть не ощутима для органов восприятия человека.

Проект будет реализовываться с помощью следующего программного средства: OpenPuff

Метод наименее значащих битов (Least Significant Bit, LSB) наиболее распространен в цифровой стеганографии. Он основан на ограниченных возможностях человеческих органов чувств, в силу чего люди не способны различать незначительные вариации цветов или звуков. Для простоты описания представлен принцип работы этого метода на примере 24-битного растрового RGB-изображения. Одна точка изображения в этом формате кодируется тремя байтами, каждый из которых отвечает за интенсивность одного из трех составляющих цветов.

6

Врезультате смешения цветов из красного (R), зеленого (G) и синего

(B)каналов пиксел получает нужный оттенок. Чтобы нагляднее увидеть принцип действия метода LSB, распишем каждый из трех байтов в битовом виде. Младшие разряды (на рисунке они расположены справа) в меньшей степени влияют на итоговое изображение, чем старшие. Из этого можно сделать вывод, что замена одного или двух младших, наименее значащих битов, на другие произвольные биты настолько незначительно исказит оттенок пиксела, что человек просто не заметит изменения.

В результате мы получится новый оттенок, очень похожий на исходный. Эти цвета трудно различить даже на большой по площади заливке, хотя разница будет заметна по одной отдельной точке. Как показывает практика, замена двух младших битов не воспринимается человеческим глазом. В случае необходимости можно занять и три разряда, что весьма незначительно скажется на качестве картинки.

Так как невозможно сохранить бесконечно количество информации в изображение, то необходимо рассчитать полезный объем RGB-контейнера. Если занимается два бита из восьми на каждый канал, то имеется

7

возможность спрятать три байта полезной информации на каждые четыре пиксела изображения, что соответствует 25% объема картинки. Таким образом, имея файл изображения размером 200 Кбайт, можно скрыть в нем до 50 Кбайт произвольных данных так, что невооруженному глазу эти изменения не будут заметны.

Реализация

Откройте программу OpenPuff. Перед Вами появится окно интерфейса программы.

Вся работа будет производиться в первом разделе программы

"Steganography"

Для начала работы нажмите на кнопку "Hide". Вас переведет в окно, в котором производится скрытие информации.

8

По умолчанию OpenPuff предложит Вам защитить информацию тремя различными криптографическими паролями (A, B, C). Во всей лабораторной работе необходимо использовать один пароль (A). Будет использоваться

пароль RSVPURSVPU. Для отключения пароля B и C необходимо убрать галочки в соответствующем месте.

Введите пароль в первое поле.

Теперь необходимо выбрать файл, который нужно скрыть. Для этого перейдите ко второму блоку программы "Data", и нажмите кнопку "Browse" и выберите текстовый файл, находящийся в папке.

Если загрузка прошла успешно, то укажется размер данных для шифрования.

После этого необходимо выбрать файл-контейнер. Для этого перейдите к 3 блоку программы "Carrier selection", и нажмите кнопку "Add" и выберите изображение из папки.

9

Если Вы верно выбрали файл-контейнер, то у Вас появится файл в блоке.

Так как изображение имеет формат .png, то необходимо выбрать это расширение в 4 блоке программы и выбрать размер наполнения контейнера 20% и нажать кнопку "Hide Data!"

Укажите путь куда следует сохранить получившиеся изображение. После шифрования программа выведет Вам отчёт об успешном шифровании.

Откройте программу OpenPuff и нажмите кнопку "Unhide"

10