Основные понятия стеганографии. Атаки на стегосистемы, стегосистемы водяных знаков. Применение дискретных вейвлет преобразований в кодировании цифровых зображений. Алгоритмы стеганографического встраивания информации в изображения формата JPEG2000.
Аннотация к работе
Сегодняшнее информационное общество представляет собой сложную структуру, состоящую из огромного количества всевозможных систем и методов передачи информации и огромного количества пользователей этой системы. В современных информационных системах передается различная информация. Методы защиты информации состоят в сокрытии данных (криптография) и сокрытии самого факта передачи информации(стеганография). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых шифрование и дешифрование проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами. Стенографические методы позволяют контролировать распространения информации путём встраивания информации о владельце (цифровые водяные знаки). Так как здоровье человека находящегося на производстве имеет наивысшую ценность то является необходимым рассмотрение проблем безопасности жизнедеятельности людей на рабочих местах. До недавнего времени для описания модели стенографической системы использовалась предложенная 1983 году Симонсом так называемая «проблема заключенных». Первое допущение облегчает решение проблемы и состоит в том, что участники информационного обмена могут разделять секретное сообщение (например, используя кодовую клавишу) перед заключением. Стеганографическая система или стегосистема - совокупность средств и методов, которые используются для формирования скрытого канала передачи информации. Единственной информацией, которая остается неизвестной потенциальному противнику, является ключ, с помощью которого только его держатель может установить факт присутствия и содержание скрытого сообщения; если противник каким-то образом узнает о факте существования скрытого сообщения, это не должно позволить ему извлечь подобные сообщения в других данных до тех пор, пока ключ хранится в тайне; потенциальный противник должен быть лишен каких-либо технических и иных преимуществ в распознавании или раскрытии содержания тайных сообщений. [1] Обобщённая модель стегосистемы представлена на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 - Обобщенная модель стегосистемы В качестве данных может использоваться любая информация: текст, сообщение, изображение и т.п. Контейнер - любая информация, предназначенная для сокрытия тайных сообщений. Пустой контейнер - контейнер без встроенного сообщения; заполненный контейнер или стего - контейнер, содержащий встроенную информацию. В зависимости от количества уровней защиты (например, встраивание предварительно зашифрованного сообщения) в стегосистеме может быть один или несколько стегоключей. Кроме того, данная схема хорошо работает и при взаимном недоверии отправителя и получателя. 1.2 Цифровые водяные знаки В настоящее время можно выделить три тесно связанных между собой и имеющих одни корни направления приложения стеганографии: сокрытие данных (сообщений), цифровые водяные знаки (ЦВЗ) и заголовки. Один из наиболее эффективных технических средств защиты мультимедийной информации и заключается во встраивании в защищаемый объект невидимых меток - водяных знаков[2]. Разработки в этой области ведут крупнейшие фирмы во всем мире. Наиболее существенное отличие постановки задачи скрытой передачи данных от постановки задачи встраивания ЦВЗ состоит в том, что в первом случае нарушитель должен обнаружить скрытое сообщение, тогда как во втором случае о его существовании все знают[5]. Основными требованиями, которые предъявляются к водяным знакам, являются надежность и устойчивость к искажениям, они должны удовлетворять противоречивым требованиям визуальной (аудио) незаметности и робастности к основным операциям обработки сигналов. В качестве важнейшей предварительной обработки цифрового водяного знака (а также и контейнера) назовем вычисление его обобщенного преобразования Фурье. Далее водяной знак «вкладывается» в контейнер, например, путем модификации младших значащих бит коэффициентов. Стеганография использует имеющуюся в сигналах психовизуальную избыточность, но другим, чем при сжатии данных образом. Рассмотрим полутоновое изображение с 256 градациями серого, то есть с удельной скоростью кодирования 8 бит/пиксел. Хорошо известно, что глаз человека не способен заметить изменение младшего значащего бита. В последнем случае предполагается, что встраивание скрытой информации осуществлялось отправителем одним и тем же способом. Для повышения безопасности бесключевых систем перед началом процесса стеганографического скрытия предварительно выцолняется криптографическое шифрование скрываемой информации. Учитывая большое разнообразие форматов, которые могут иметь скрываемые сообщения и контейнеры (текст, звук или видео, которые, в свою очередь, также делятся на подформаты), представляется целесообразным предварительное преобразование сообщения в удобный для встраивания и оптимальный с точки зрения скрытости в заданном контейнере формат. Например, можно выполнить встраивание в ампл