- •Компьютерная стеганография
- •Глава 1. Место стеганографических систем в сфере
- •Глава 2. Особенности построения стеганографических систем 18
- •Глава 3. Принципы стеганографического анализа 33
- •Глава 4. Пропускная способность каналов передачи
- •Глава 5 Стеганографические методы скрытия данных и их реализация в системе МathCad 70
- •Перечень условных сокращений
- •Вступление
- •Глава 1 Место стеганографических систем в сфере информационной безопасности
- •1.1. Атаки на информацию, обрабатываемую в автоматизированных системах
- •1.2. Категории информационной безопасности
- •1.3. Возможные варианты защиты информации в автоматизированных системах
- •Глава 2 Особенности построения стеганографических систем
- •2.1. Предмет, терминология и сферы применения стеганографии
- •2.2. Проблема устойчивости стеганографических систем
- •2.3. Структурная схема и математическая модель типичной стеганосистемы
- •2.4. Протоколы стеганографических систем
- •2.4.1. Бесключевые стеганосистемы
- •2.4.2. Стеганосистемы с секретным ключом
- •2.4.3. Стеганосистемы с открытым ключом .
- •2.4.4. Смешанные стеганосистемы
- •2.5. Выводы
- •Глава 3 Принципы стеганографического анализа
- •3.1. Вступительные положения
- •3.2. Виды атак на стеганографическую систему
- •3.3. Основные этапы практического стеганоанализа
- •3.4. Оценка качества стеганоситемы
- •3.5. Абсолютно надежная стеганосистема
- •3.6. Устойчивость стеганосистем к пассивным атакам
- •3.7. Активные и злонамеренные атаки
- •3.8. Устойчивость стеганографической системы к активным атакам
- •3.9. Сознательно открытый стеганографических канал
- •3.10. Выводы
- •Глава 4 Пропускная способность каналов передачи скрываемых данных
- •4.1. Понятие пропускной способности
- •4.2. Информационное скрытие при активном противодействии нарушителя
- •4.2.1. Формулировка задачи информационного скрытия при активном противодействии нарушителя
- •4.2.2. Скрывающее преобразование
- •4.2.3. Атакующее воздействие
- •4.3. Скрытая пропускная способность при активном противодействии нарушителя
- •4.3.1. Основная теорема информационного скрытия при активном противодействии нарушителя
- •4.3.2. Свойства скрытой пропускной способности стеганоканала
- •4.3.3. Комментарии полученных результатов
- •4.4. Двоичная стеганосистема передачи скрываемых сообщений
- •4.5. Выводы
- •Глава 5 Стеганографические методы скрытия данных и их реализация в системе MathCad
- •5.1. Вступительные положения
- •5.2. Классификация методов скрытия данных
- •5.3. Скрытие данных в неподвижных изображениях
- •5.3.1. Основные свойства 3сч, которые необходимо учитывать при построении стеганоалгоритмов
- •5.3.2. Скрытие данных в пространственной области
- •5.3.2.1. Метод замены наименее значащего бита
- •5.3.2.2. Метод псевдослучайного интервала
- •5.3.2.3. Метод псевдослучайной перестановки
- •5.3.2.4. Метод блочного скрытия
- •5.3.2.5. Методы замены палитры
- •5.3.2.6. Метод квантования изображения
- •5.3.2.7. Метод Куттера-Джордана-Боссена
- •5.3.2.8. Метод Дармстедтера-Делейгла-Квисквотера-Макка
- •Разбиение зон на категории
- •Правила встраивания бит сообщения
- •Извлечение встроенной информации
- •5.3.2.9. Другие методы скрытия данных в пространственной области
- •5.3.3. Скрытие данных в частотной области изображения
- •5.3.3.1. Метод относительной замены величин коэффициентов дкп (метод Коха и Жао)
- •5.3.3.2. Метод Бенгама-Мемона-Эо-Юнг
- •5.3.3.3. Метод Хсу и By
- •5.3.3.4. Метод Фридрих
- •5.3.4. Методы расширения спектра
- •5.3.5. Другие методы скрытия данных в неподвижных изображениях.
- •5.3.6.1. Статистические методы
- •5.3.5.2. Структурные методы
- •5.4. Скрытие данных в аудиосигналах
- •5.4.1. Кодирование наименее значащих бит (временная область)
- •5.4.2. Метод фазового кодирования (частотная область)
- •5.4.3. Метод расширения спектра (временная область)
- •5.4.4. Скрытие данных с использованием эхо-сигнала
- •5.5. Скрытие данных в тексте
- •5.5.1. Методы произвольного интервала
- •5.5.1.1. Метод изменения интервала между предложениями
- •5.5.1.2. Метод изменения количества пробелов в конце текстовых строк
- •5.5.1.3. Метод изменения количества пробелов между словами выровненного по ширине текста
- •5.5.2. Синтаксические и семантические методы
- •5.6. Системные требования
- •5.7. Выводы
- •Заключение
5.3.2.8. Метод Дармстедтера-Делейгла-Квисквотера-Макка
Нетрадиционный блочный метод встраивания в пространственную область контейнера предложили Дармстедтер (V. Darmstaedter), Делейгл (J.-F. Delaigle), Квисквотер (J.J. Quisquater) и Макк (В. Macq) [100]. Разработанный ими метод позволяет достичь компромисса между устойчивостью стеганосистемы к искажениям, качеством встраивания и, конечно же, вычислительной сложностью алгоритма. Метод базируется на элементарном перцепционном (ощущаемом) восприятии и позволяет приспосабливать встраивания относительно текущего содержимого блоков контейнера.
Перед встраиванием, конфиденциальная информация преобразуется в вектор двоичных данных. Каждый бит встраивается в отдельный блок. В рассмотренном авторами варианте размерность блоков составляла 8x8 пикселей. Главная причина такого выбора, очевидно, — соразмерность с блоками, которые используются при JPEG-компрессии. Таким образом, действие компрессии будет одинаково распространяться на каждый встроенный бит. Кроме того, при этом информация встраивается с избыточностью, что увеличивает общую устойчивость стеганосистемы.
В общем случае процесс встраивания бит сообщения выполняется в четыре этапа:
1. Разбиение массива изображения-контейнера на блоки 8x8 пикселей.
2. Классификация пикселей отдельного блока на зоны с приблизительно однородными значениями яркости.
3. Разбиение каждой зоны на категории в соответствии с индивидуальной (псевдослучайной) маской.
4. Встраивание бита в зависимости от соотношения между средними значениями категорий каждой зоны путем модификации значений яркости каждой категории в каждой зоне.
Рассмотрим последние три этапа более подробно.
Классификация на зоны.
Цель состоит в том, чтобы разбить пиксели внутри блока на группы, которые имели бы приблизительно одинаковую яркость. Такая классификация принимает во внимание особенности блока, представляющие интерес с точки зрения невидимости и стойкости. При классификации авторы выделяют три типа контраста:
• резко выраженный контраст (рис. 5.17 а), когда можно различить две зоны, разделенные заметным скачком яркости;
• постепенный контраст (рнс. 5.17 б), когда две однородные зоны разделены участком с постепенным изменением яркости;
• шумовой (нечеткий) контраст (рис. 5.17 в) с яркостью, распределенной наподобие случайного шума (в предельном случае шумовой контраст вырождается в однотонное изображение — контраст отсутствует, все пиксели блока имеют одинаковую яркость).
Рис. 5.17. Классификация на зоны: а— резко выраженный контраст; б — постепенный контраст; в — шумовой контраст
Отсортированные по возрастанию значения яркости пикселей блока можно представить возрастающей функцией F(i), где F(1) — наименьшее значение яркости среди всех присутствующих в данном блоке, a F(N2) — наибольшее среди присутствующих в блоке значений яркости (N— размерность квадратного блока). Тип контраста блока определяет крутизна функции F(i), которую обозначим через S(i).
Пусть Smax — максимальная крутизна функции F при . Если Smax ниже заданного порога T1, считается, что блок имеет шумовой контраст. Если Smax превышает порог T1 блок имеет или постепенный, или резко выраженный контраст. В этом случае дополнительно определяют параметры и — индексы в ближайшей окрестности точки а (соответственно выше и ниже ее), которые удовлетворяю неравенствам.
(5.9)
где Т2 — еще одно заданное значение порога.
Если контраст резко выражен, то и . Если контраст постепенный, то интервал представляет собой переходную зону постепенного контраста.
Классификация пикселей р(х,у) на две зоны определяется следующими правилами:
• для постепенного и резко выраженного контрастов:
- если , то пиксель р(х,у) принадлежит к зоне 1;
- если то пиксель р(х,у) принадлежит к зоне 2;
- если , то пиксель р(х, у) принадлежит к переходной зоне.
• для шумового контраста пиксели распределяют на две зоны одинаковой раз мерности:
- если то пиксель р(х, у) принадлежит к зоне 1;
- если то пиксель р(х, у) принадлежит к зоне 2.
В блоках первого и второго типов зоны с разной яркостью не обязательно должны размещаться вплотную друг к другу и не обязательно должны содержать равное количество пикселей. Более того, некоторые пиксели вообще могут не принадлежать ни к одной из этих зон. В блоках третьего типа классификация более сложная.