БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Выпускная работа по
«Основам информационных технологий»

Магистрант

кафедры интеллектуальных систем

Раик Георгий Александрович

Руководители:

доцент Садов Василий Сергеевич,

ст. преподаватель

Кожич Павел Павлович

Минск – 2007 г.

Список обозначений ко всей выпускной работе

ДКП – дискретное косинусное преобразование;

КС – компьютерная стеганография;

ПО – программное обеспечение;

СЧЗ – система зрения человека;

ЦВЗ – цифровой водяной знак;

JPEG – Joint Photographic Experts Group (стандарт сжатия графической;

Реферат на тему: «Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии»

Введение.

Одной из наиболее важных тенденций развития современного общества является стремительное проникновение информационных технологий во все сферы деятельности человека. Новейшие информационные системы способны выполнять сложные научные расчеты, эффективно управлять крупными предприятиями, моделировать различные процессы и т. д. Решение этих задач зачастую подразумевает хранение, обработку и передачу данных, обладающих высокой ценностью и степенью конфиденциальности. Поэтому в современной компьютерной науке огромное внимание уделяется безопасности информации.

Цифровая стеганография является относительно молодым течением в сфере защиты информации. Её методы и средства направлены на скрытие самого факта передачи секретных данных.

Значительная часть исследований в области стеганографии посвящена встраиванию конфиденциальных сообщений и цифровых водяных знаков в статическую графику, которая является одним из наиболее распространенных видов информации. Изначально, большое внимание уделялось скрытию информации в файлах форматов, не использовавших сжатие (примером может служить формат BMP, или Windows Bitmap). В этот период были разработаны не только действенные методы маскирования данных, но и способы атак, позволявших устанавливать факт наличия встроенной информации. Быстрый рост объемов графической информации потребовал создания высокоэффективных алгоритмов сжатия.

Все алгоритмы сжатия поделились на две основные группы: алгоритмы сжатия с потерями и алгоритмы сжатия без потерь. Для форматов, использовавших сжатие без потерь (например, формат GIF), по-прежнему можно было применять разработанные ранее алгоритмы встраивания. В то же время, для форматов, основанных на сжатии с потерями, которые получили наиболее широкое распространение, пришлось разрабатывать принципиально новые стеганографические алгоритмы. Ярким представителем этой группы форматов является стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group), который был одобрен Международной организацией по стандартизации в 1994 году. Стандарт использует алгоритм сжатия с потерями, который позволяет уменьшать размер графических файлов в десятки раз без существенной потери качества.

На данный момент, исследователями со всего мира предложено достаточно большое количество алгоритмов встраивания информации и цифровых водяных знаков в графические файлы форматов, использующих сжатие с потерями (в том числе и JPEG). И хотя разработка методов внедрения цифровых водяных знаков является на данный момент коммерчески более перспективной, значительный интерес проявляется и к созданию методов встраивания информации.

Важным недостатком многих из существующих алгоритмов является их низкая эффективность. Целью данного реферата является выявление основных критериев эффективности применения цифровых изображений в стеганографии, а также определение основных методов её повышения. В качестве примера, в работе рассматривается разработанный автором в рамках дипломной работы алгоритм встраивания информации в файлы в формате JPEG, исследуется его эффективность, анализируются примененные методы повышения эффективности.

Основные понятия и принципы стеганографии изображений.

Среди основных областей использования компьютерной стеганографии (КС) — скрытие сообщений в цифровых данных, которые, как правило, имеют аналоговую природу (речь, изображение, аудио или видеозаписи) [1].

Так, например, наименее значимые биты цифрового изображения или аудиофайла могут быть заменены данными из текстового файла таким образом, что посторонний независимый наблюдатель не обнаружит никакой потери в качестве изображения или звука.

Несмотря на многочисленные открытые публикации и ежегодные конференции, длительное время стеганография не имела сложившейся терминологии. Основные понятия стеганографии были согласованы в 1996 г. на 1-й Международной конференции по скрытию данных – Information Workshop on Information Hiding ‘96. Тем не менее, даже такое основополагающее понятие как «стеганография» разными специалистами трактуется неодинаково.

Приведем определения наиболее важных, с точки зрения стеганографии, терминов.

Стеганосистема – система, осуществляющая встраивание и выделение одной битовой последовательности из другой. Последовательность, подлежащая скрытию, называется сообщением. Последовательность, в которую осуществляется встраивание, называется контейнером. Если в контейнер не встраивалось сообщение, то он называется пустым, иначе – заполненным. Как правило, в составе стеганосистемы дополнительно выделяют подсистемы, такие как прекодер, стеганокодер, стеганодетектор, декодер [1]. Сравнительно недавно была разработана математическая модель стеганосистемы [2].

В любой стеганосистеме важную роль играет стаганографический протокол – порядок действий, к которым прибегают две или более сторон, с целью решения определенных задач [3].

Цифровой водяной знак (ЦВЗ) – внедренная в мультимедийный сигнал информация, назначение которой – аутентификация содержимого, охрана прав собственника, защита от копирования и т.п.

Стеганосистема образует стеганоканал, по которому передается заполненный контейнер. Этот канал считается подверженным воздействиям со стороны нарушителей. Следуя [4], в стеганографии обычно рассматривается постановка задачи в виде «проблема заключенных», желающих тайно обмениваться сообщениями посредством передачи их в скрытом. Пассивный нарушитель может лишь обнаружить факт наличия стеганоканала и (возможно) читать сообщения. Диапазон действий активного нарушителя значительно шире. Скрытое сообщение может быть им удалено или разрушено. В этом случае передающая и, возможно, принимающая сторона узнают о факте вмешательства. Действия злоумышленного нарушителя наиболее опасны. Он способен не только разрушать, но и создавать ложные сообщения.

При построении стеганосистемы должны учитываться следующие положения, многие из которых лежат в основе критериев эффективности стеганографических алгоритмов изображений [1]:

· стеганосистема должна иметь приемлемую вычислительную сложность реализации;

· заполненный контейнер должен быть визуально неотличим от незаполненного;

· должна обеспечиваться необходимая пропускная способность (что особенно актуально для стеганосистем скрытой передачи данных);

· методы скрытия должны обеспечивать аутентичность и целостность секретной информации для авторизованного лица;

· потенциальный нарушитель имеет полное представление о стеганосистеме и детали её реализации, единственное, что ему неизвестно, – это ключ, с помощью которого только его обладатель может установить факт наличия и содержание скрытого сообщения;

· если факт существования скрытого сообщения становится известным нарушителю, это не должно позволить последнему извлечь его до тех нор, пока ключ сохраняется в тайне;

· нарушитель должен быть лишен любых технических и других преимуществ в распознании или, по крайней мере, раскрытии содержания секретных сообщений;

Анализ мультимедиа-файла, с целью установления факта наличия в нём секретного сообщения называется стагенографическим анализом, или стеганоанализом. Иногда алгоритмы стеганоанализа позволяют не только установить факт наличия, но и извлечь сообщение, либо определить используемый стеганоалгоритм.

В настоящее время большинство исследований в области стеганографии посвящено использованию в качестве стеганоконтейнеров цифровых изображений. Это обусловлено следующими причинами:

· существованием практически значимой задачи защиты фотографий, картин, видео от незаконного тиражирования и распространения;

· относительно большим объемом цифрового представления изображений, что позволяет внедрять сообщение большого объема либо повышать скрытность внедрения;

· заранее известным размером контейнера, отсутствием ограничений, накладываемых требованиями реального времени;

· наличием в большинстве реальных изображений текстурных областей, имеющих шумовую структуру и хорошо подходящих для встраивания информации;

«Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии» (стр. 1 из 4)

Оглавление

Список обозначений ко всей выпускной работе

Реферат на тему: «Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии»

Введение.

Основные понятия и принципы стеганографии изображений.