Право і безпека - Науковий журнал (Головко О.М.)

Моделювання растрових зображень при побудовІ методІв стеганоаналІзу

Використання програмних стеганоаналітичних інструментів покращує захищеність систем. У статті запропоновано новий підхід до моделювання зображень. Поданий метод можна використовувати при розробці як стеганоаналітичних методів, так і багатофункціональної системи аналізу зображень.

Надійшла до редколегії 14.06.2008

 

 

 

Стеганографія – це метод організації зв'язку, який, власне, приховує саму наявність зв'язку [1]. В основі стеганографічних методів знаходяться особливості подання інформації в комп'ютерних файлах, обчислювальних мережах і т.п. Стеганографія має широке коло застосування; її також можуть використовувавти як засіб атаки на інформацію: під виглядом інформаційного обміну, що відповідає політиці безпеки конкретної організації, може здійснюватися несанкціонований витік інформації. Так само всередину системи можна внести небезпечну і навіть руйнівну інформацію. Виходячи з цього, пошук закономірностей, які лежать в основі стеганоаналітичних методів, є досить актуальним.

Методи стеганографічного приховування даних досить різноманітні, проте всі вони здійснюють приховування, змінюючи певним чином надлишкову інформацію певних форматів файлів, наприклад, графічних.

Нині існують дві основні форми подання зображень у комп’ютері: растрова та векторна. Растрова форма подання зображень, зазнає більшого впливу стеганографії оскільки такі зображення зберігають інформацію про кожний піксель окремо.

Серед растрових зображень значне місце посідають файли форматів, які подають зображення у просторовій зоні. Алгоритми приховування даних у просторовій зоні впроваджують інформацію у графічні файли шляхом маніпуляцій із яскравістю або кольоровими складниками початкового зображення (контейнера для приховання інформації). Загальним для цих методів є заміна надлишкової, незначущої частини зображення бітами секретного повідомлення. Вилучення прихованого повідомлення відбувається за алгоритмом, оберненим до того, за яким у контейнері розміщувалась прихована інформація [2]. Зазвичай змін зазнають найменш значущі біти. Наочно місце та вага бітів пікселя зображення показані на рис.1.

 

 

Рис. 1. Піксель сірого зображення та максимальна вага кожного біта зображення

 

 

 

Для дослідження взаємозв’язку бітів пікселів виконаємо розшарування сірого зображення (рис.2).

Кожний піксель визначається 8 бітами, тому зображення доцільно подати 8 дворівневими (рис 2 а)). Однак при такому підході сусідні  пікселі можуть відрізнятися за яскравістю в усіх бітах. Уявимо собі два сусідніх 8-бітних пікселі зі значеннями 127 = 0111 111 та 128 = 1000 000. Ці пікселі мають близькі значення, але при їх поділі на 8 прошарків вони відрізнятимуться в усіх 8 прошарках. Відбувається це через те, що у двійковому поданні числа 127 і 128 різняться в усіх чотирьох розрядах. Щоб мати еталон для дослідження зображення, зробимо так, щоб у двійковому поданні два послідовних числа мали двійкові коди, які різняться тільки одним бітом. Таке подання називається рефлексними кодами Грея  [3] (рис. 2 б).

 

 

 

 

На рис. 2–9, показані вісім побітних прошарків картинки «Lena» у звичайному двійковому поданні (а) й і у вигляді кодів Грея (б). Бачимо, що прошарок найменшого біта показує досить незначну кореляцію між пікселями (рис 2 а,б) для обох подань, двійкового й RGC. Однак прошарки з 3 по 6 демонструють більшу кореляцію пікселів для кодів Грея. Прошарки з 7 по 9 виглядають по-різному для двійкових кодів і кодів Грея, але є сильно корельованими в обох випадках.

Проведемо порівняння збігів між площинами у звичайному та RGC-поданні. Результати порівняння наочно зображити можна у вигляді діаграм (рис. 11).

 

 

 

 

 

Проведені дослідження дозволяють зробити висновки про зв'язок бітових площин між собою. Це може бути використано в стеганографічних та стеганоаналітичних цілях. Побудова площин за допомогою кодів Грея дозволяє використовувати для визначення наближеності, що дозволить покращити існуючі статистичні та візуальні методи стеганоаналізу

 

.

 

Література

Генне О.В. Основные положения стеганографии // Журнал «Защита информации. Конфидент».– 2000. – №3. – С.34.

Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев И.В. Цифровая стеганография. – М.: Солон-Пресс, 2002. – 272 с.

Сэломон Д. Сжатие данных, изображений и звука.– М.: Техносфера, 2004. – 365 с.

 

УДК  004.942:343.92

М. М. ЗАЦЕРКЛЯНИЙ, д-р техн. наук, проф.,

А. С. БАБІЙ

Харківський національний університет внутрішніх справ