МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А.

БОНЧ-БРУЕВИЧА» (СПбГУТ)

Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем

Кафедра Защищенных систем связи

Дисциплина Основы стеганографии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Исследование стегоанализа СГ-НЗБ

(тема отчета)

Информационная безопасность (10.03.01)

(код и наименование направления/специальности)

Студент группы ИКБ-06: Ерохин А.Г.

К.т.н., доц. каф. ЗСС: Ахрамеева К.А.

Санкт-Петербург

2023 г

2

ВВЕДЕНИЕ

В сфере информационной безопасности стеганография является одним из методов скрытой передачи данных, предназначенным для сохранения конфиденциальности и незаметности сообщений. Одним из применяемых методов в стеганографии является вложение данных в наименьший значащий бит (СГ-НЗБ) изображений. СГ-НЗБ основывается на том, что вложение информации возможно в наименьший значащий бит значения интенсивности пикселя изображения. Данный метод является простым в реализации, при этом давая лишь незначительные искажения покрывающего объекта, что не вызовет подозрений у наблюдателя, так как визуально не будет видно отличий между покрывающим объектом и стегообъектом. Однако, существует ряд методов стегоанализа СГ-НЗБ. В данной работе исследование стегоанализа производится на основе трёх способов: визуальная атака, атака 1-го порядка и атака 2-го порядка. Анализ будет проведен с использованием ряда стегообъектов с различной долей вложения информации, что позволит оценить эффективность каждого метода.

3

СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа направлена на исследование методов стегоанализа для СГ-НЗБ с использованием большой базы изображений. В ходе выполнения работы используется программное обеспечение «Gerl-rus.exe», которое позволяет вкладывать информацию в изображения по методу НЗБ с различной долей вложения, а также проводить стегоанализ полученного стогообъекта на основе визуальной атаки, атаки 1-го и 2-го порядка.

Порядок выполнения курсовой работы:

1.Выбрать 10 изображений, используя базу «100 bmp images»

2.Проверить поочередно все эти изображения (без погружения (ПО) и с погружением (СО) сообщений с долей вложения 1; 0,5; 0,1; 0,01),

используя 3 метода стегоанализа: визуальная атака, атака с использованием статистики 1-го порядка и атака с использованием статистики 2-го порядка (для порогов, заданных в программе по умолчанию). Самостоятельно провести гистограммную атаку: извлечь матрицу яркостей и построить гистограмму для ПО и СО 5-ти изображений (СО с долей вложения: 1; 0,5; 0,1; 0,01).

3.Изменить порог обнаружения с целью улучшения результатов обнаружения СО. Рассчитать значение Pm и Pfa.

4.Оформить отчет по работе, который должен содержать:

Краткое описание СГ-НЗБ и используемых атак;

Представить ПО/СО/«СО после визуальной атаки», матрицы

(часть матриц) и гистограммы СО и ПО;

Представить результаты стегоанализа для 3-х видов атак в виде таблицы при заданном пороге и при измененном/выбранном вами пороге для всех изображений;

Сделать вывод о полученных результатах и об эффективности

(или нет) использованных методов стегоанализа.

Работа выполняется согласно варианту 11 для 6 группы, следовательно используемые изображения: 78 89 65 10 2 61 72 14 43 82.

4

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СГ-НЗБ И ПРОВОДИМЫХ АТАК

1.1. Описание СГ-НЗБ Стегосистема с вложением в наименьший значащий бит позволяет

использовать в качестве покрывающего объекта изображение. В данной курсовой работе используются изображения, в которых цвета кодируются 8

битами, то есть представляют собой набор цветов градации серого. Из этого легко вычислить суммарное количество яркостей пикселей: 28 = 256.

Получаем, что пиксель может принимать значение интенсивности от 0 до 255

включительно.

Вложение информации происходит следующим образом:

Значение интенсивности пикселя представляется в двоичном виде;

Если необходимо вложить информационный бит «0», то последний бит интенсивности пикселя заменяется на «0»;

Если необходимо вложить информационный бит «1», то последний бит интенсивности пикселя заменяется на «1».

УСГ-НЗБ есть свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести:

Очень простая реализация;

Из-за вложения наименьший значащий бит даёт лишь небольшое искажение покрывающего объекта, которое невозможно обнаружить визуально;

Большая скорость вложения, т.е. в 1 пиксель можно поместить 1 бит информации;

Секретную информацию можно вкладывать с учётом задаваемого секретного стегоключа, т.е. в определённые пиксели, а не во все. Это в свою очередь снижает скорость вложения, но повышает защиту от вскрытия вложенной информации.

5