Logo    
Деловая газета CitCity.ru CITKIT.ru - все об Open Source Форумы Все публикации Учебный центр Курилка
CitForum    CITForum на CD    Подписка на новости портала Море(!) аналитической информации! :: CITFORUM.RU
IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

17.01.2017

Google
WWW CITForum.ru
С Новым годом!
2005 г.

Защита конфиденциальной информации в Интернете на основе встраивания данных в цифровые изображения

Михаил В. Смирнов, http://www.smirnov.sp.ru/.

Во многих случаях, наряду с шифрованием конфиденциальной информации, возникает потребность сделать незаметным сам факт передачи или хранения данных. Актуальность задачи напрямую связана с ростом конкурентной борьбы, промышленным шпионажем, возрастающим контролем государственных структур над электронными средствами связи, проникновением хакеров в базы данных.

Одним из наиболее эффективных способов противодействия такому вмешательству является сокрытие данных (стеганография) в массиве цифрового изображения. Изображение в этом случае будет представлять собой контейнер (носитель) для передачи или хранения секретных данных. При этом, доступ для просмотра изображения может быть открытым и не вызывать подозрений. Для хранения данных, в этом случае, могут использоваться не только центры данных (Data Center), но и обычные HTTP серверы. Передаваемое сообщение предварительно шифруется и преобразуется в бинарную последовательность. На следующем этапе бинарная последовательность встраивается в массив данных изображения. Размерность встраиваемых данных зависит от способа встраивания, объема и яркостных характеристик изображения-контейнера.

Попытки несанкционированного преобразования изображения-контейнера приводят к потере скрытых данных. Совместное использование стеганографического подхода и криптосистемы обеспечивает практически непреодолимый барьер взлому. Стойкость шифра к взлому определяется исключительно стойкостью (длинною) секретного ключа.

Способ битовых плоскостей

Наиболее простым способом является встраивание данных в битовые плоскости изображения. Алгоритм встраивания основывается на свойствах визуального восприятия, и выполняется таким образом, чтобы внедряемые биты оставались бы незаметными при визуальном рассмотрении цифрового изображения. Обычно, для выполнения этого условия, данные встраиваются в битовую плоскость с наименьшей значимостью - 20. Объем Q встраиваемых данных можно подсчитать по формуле: Q=P*W*H/B символов, где P - число битовых плоскостей, используемых для встраивания, W и H - ширина и высота изображения в пикселах, соответственно, В - число бит на символ. Основное преимущество способа - простота реализации. Основной недостаток этого способа обусловлен ограниченным количеством битовых плоскостей и как следствие, детерминированностью встраивания. Последнее обстоятельство можно компенсировать путем перемешивания значений битовых плоскостей в зависимости от значений яркости изображения-контейнера, или в зависимости от другого критерия, связанного со свойствами изображения-контейнера.
Рис. 1. Рис. 2. Рис. 3.

На рис. 1 представлена бинарная двумерная последовательность скрываемых данных, а на рис. 2 и рис. 3 показаны примеры встраивания в битовые плоскости. В первом случае, для встраивания используется три битовых плоскости (по числу цветовых RGB компонент) наименьшего нулевого разряда 20, а во втором - битовые плоскости четырех младших разрядов, для каждой цветовой компоненты, соответственно. Из сравнения изображений рис. 2 и рис. 3 видно, что чем больше битовых плоскостей заминают встраиваемые данные, тем выше степень искажений, видимых глазу. Применение текстурных изображений, как контейнеров, позволяет оптимизировать соотношение между количеством встраиваемых данных и качеством визуального восприятия изображения со встроенными данными:

Рисунок 4.

Встраиваемые данные, в этом изображении (рис. 4.), занимают пять битовых плоскостей, и составляют объем Q=30.7 Kb. Объем исходного изображения-контейнера равен 49.2 Kb. Коэффициент использования равен 62%. Значительный объем контейнера связан с непосредственным использованием BITMAT форматов типа BMP, TIFF, GIF и т.п. Если этот фактор окажется существенным, то можно воспользоваться структурным способом, представленным ниже.

Использование структуры графических файлов

Второй способ основывается на использовании внутренней структуры графических форматов. Структура графического формата представляет собой некоторую иерархию функциональных и информационных сегментов (полей) цифрового изображения. Именно в эти поля и встраиваются секретные данные. Объем встраиваемых данных не связан с размерностью изображения-контейнера. Основное достоинство способа состоит в том, что в качестве контейнера могут использоваться практически любые структурированные данные, включая аудио файлы (например, mp3), формат PDF, ZIP и др. При этом, возможно применение форматов, допускающих сжатие. Пример встраивания в поле комментария (0xFE) JPEG файла иллюстрируется рис. 5 и рис. 6.
Рис. 5. Рис. 6.
Объем исходного изображения-контейнера (рис. 5) составляет 1 Kb, а объем изображения с встроенными данными (рис. 6.) составляет 11 Kb, из которых 10 Kb приходятся на скрытые данные. Коэффициент использования равен 1100%. Основной недостаток второго способа обусловлен тем, что встраиваемые данные и видеоданные изображения-контейнера существуют независимо друг от друга, что может сказаться на степени защищенности.

Голографический подход

Еще один способ основан на принципах цифровой голографии. В изображение-контейнер встраиваются не непосредственно секретные данные, а их голограмма. Этот способ создает условную зависимость между видеоданными контейнера и встраиваемыми секретными данными и обладает наилучшей защищенностью к взлому. Применение голографического подхода, позволяет осуществлять встраивание срытых данных в обычные фотографии на бумажной или пластиковой основе. Для обнаружения и восстановления секретных данных требуется знание параметров создания голограммы. Основной недостаток этого способа связан с ограниченным объемом встраиваемых данных.
Рис. 7. Рис. 7a.
Рис. 8. Рис. 8a.

Наиболее целесообразно применять голографический подход для сокрытия небольших изображений, восстановление которых допускает некоторую потерю (подобно JPEG) качества: образцы подписей, образцы отпечатков пальцев и т.п. На рис. 7 представлен контейнер со встроенным факсимильным образцом подписи, а на рис. 7а показан результат восстановления. Аналогичный вариант для сокрытия дактилоскопического отпечатка иллюстрируется рис. 8 и рис. 8a. На рис. 7a и рис. 8a, восстановленные образцы имеют зеркальное отображение, что обусловлено появлением вещественного и мнимого изображения при восстановлении голограммы.

Подписка на новости IT-портала CITForum.ru
(библиотека, CITKIT.ru, CitCity)

Новые публикации:

24 декабря

CITKIT.ru:

  • Новогодние поздравления
  • Сергей Кузнецов. Цикл Операционные системы: Ностальгия по будущему:

  • Алексей Федорчук. OpenSolaris 2008.11 Release

  • Сергей Голубев:

  • Евгений Чайкин aka StraNNik (Блогометки):

    17 декабря

  • С.Д.Кузнецов. Базы данных. Вводный курс

    10 декабря

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release

  • Альтернативные ОС: две грустные истории (С.Кузнецов)
  • Nokia N810 — доведение до ума
  • CitCity:

  • Платформа 2009: заоблачные перспективы Microsoft

    4 декабря

  • Лекция С.Д.Кузнецова Понятие модели данных. Обзор разновидностей моделей данных

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release. Первые впечатления

  • Linux vs FreeBSD: продолжим "Священные войны"?

  • Nokia N810 as is

  • Индульгенция для FOSS

  • Друзья СПО'2008

    26 ноября

  • Нечеткое сравнение коллекций: семантический и алгоритмический аспекты

    CitCity:

    CITKIT.ru:

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • 19 ноября

  • Проблемы экономики производства крупных программных продуктов

  • Язык модификации данных формата XML функциональными методами

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Заметки к книге:

  • FreeBSD: монтирование сменных устройств и механизм HAL
  • Текстовый редактор ee

    12 ноября

  • Правило пяти минут двадцать лет спустя, и как флэш-память изменяет правила (Гоц Грейф, перевод: Сергей Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • OSS в России: взгляд правоведа (В.Житомирский)

  • Новая статья из цикла С.Голубева "Железный марш":

    29 октября

  • О некоторых задачах обратной инженерии

  • Веб-сервисы и Ruby

  • Тестирование web-приложений с помощью Ruby

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

  • PuppyRus Linux - беседа с разработчиком (С.Голубев)

  • Сергей Кузнецов. Заметка не про Linux

    22 октября

  • Обзор методов описания встраиваемой аппаратуры и построения инструментария кросс-разработки

    CITKIT.ru:

  • Сергей Кузнецов. Почему я равнодушен к Linux

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • Что надо иметь
    3. Базовые познания

    CitCity:

  • Управление IT-инфраструктурой на основе продуктов Microsoft

    15 октября

  • Методы бикластеризации для анализа интернет-данных

    CitCity:

  • Разъемы на ноутбуках: что они дают и зачем их так много?
  • AMD Puma и Intel Centrino 2: кто лучше?

    CITKIT.ru:

  • Новый цикл статей С.Голубева
    Железный марш:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    8 октября

  • Автоматизация тестирования web-приложений, основанных на скриптовых языках
  • Опыт применения технологии Azov для тестирования библиотеки Qt3

    Обзоры журнала Computer:

  • SOA с гарантией качества
  • Пикоджоуль ватт бережет
  • ICT и всемирное развитие

    CitCity:

  • Пиррова победа корпорации Microsoft

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Статья из архива:

  • Я живу в FreeBSD (Вадим Колонцов)

    Новые Блогометки:

  • Перекройка шаблона Blogger или N шагов к настоящему
  • Blogger. Comment style
  • Screenie или глянцевый снимок экрана

    2 октября

    CITKIT.ru:

  • Сага о FreeBSD (А. Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Банинг — интеллектуальное развлечение (С.Голубев)

    CitCity:

    25 сентября

  • Клермонтский отчет об исследованиях в области баз данных

    CITKIT.ru:

  • Пользователям просьба не беспокоиться... (В.Попов)

  • Снова про ZFS: диск хорошо, а два лучше
  • Командная оболочка tcsh (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

    17 сентября

  • T2C: технология автоматизированной разработки тестов базовой функциональности программных интерфейсов
  • Технология Azov автоматизации массового создания тестов работоспособности

    CITKIT.ru:

  • FreeBSD: ZFS vs UFS, и обе-две — против всех (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Дачнет — практика без теории (С.Голубев)

    10 сентября

  • За чем следить и чем управлять при работе приложений с Oracle
  • Планировщик заданий в Oracle
    (В.Пржиялковский)

    CITKIT.ru:

  • Microsoft: ответный "боян" (С.Голубев)

  • Причуды симбиоза, или снова "сделай сам" (В.Попов)

  • Файловые системы современного Linux'а: последнее тестирование
  • Zsh. Введение и обзор возможностей
    (А.Федорчук)

    Описания пакетов Zenwalk: Zsh, Thunar, Thunar-bulk-rename, Xfce4-places-plugin, Xfce4-fsguard-plugin

    Блогометки:

  • Google Chrome
  • Лончер для ASUS Eee PC 701

    3 сентября

    CITKIT.ru:

  • Заметки о ядре (А.Федорчук):

    Добавлены описания пакетов Zenwalk: Galculator, Screenshot, Gnumeric, Pidgin

    В дискуссинном клубе:

  • И еще о Википедии и Google Knol

  • Лекция для начинающего линуксоида (С.Голубев)

    26 августа

  • Транзакционная память (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Открыт новый проект Zenwalk: пакет недели

  • Статья Текстовые процессоры и их быстродействие: конец еще одной легенды?

    21 августа

    CITKIT.ru:

  • Почему школам следует использовать только свободные программы (Ричард Столлман)
  • Беседа Сергея Голубева с учителем В.В.Михайловым

  • Википедия или Гуглезнание? Приглашение к обсуждению (Алексей Федорчук)
  • Народная энциклопедия от Google (StraNNik)

  • Обзор Mandriva 2009.0 Beta 1 Thornicrofti
  • Новичок в Линукс: Оптимизируем Mandriva 2008.1

  • Книга Zenwalk. Приобщение к Linux:

    13 августа

    CitCity:

  • Мирный Atom на службе человеку. Обзор платы Intel D945GCLF с интегрированным процессором
  • Обзор процессоров Intel Atom 230 на ядре Diamondville

  • iPhone - год спустя. Скоро и в России?

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 3.4. GRUB: установка и настройка (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

    6 августа

  • СУБД с хранением данных по столбцами и по строкам: насколько они отличаются в действительности? (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 2.2. Что неплохо знать для начала (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

  • И снова про шрифты в Иксах (А.Федорчук)

  • 20 самых быстрых и простых оконных менеджеров для Linux

  • Дело о трех миллиардах (С.Голубев)

    30 июля

  • OLTP в Зазеркалье (Пересказ: С. Кузнецов)

    CitCity:

  • Будущее BI в облаках?
  • Тиражные приложения и заказная разработка. Преимущества для заказчика
  • Дискуссия со сторонниками заказной разработки

    CITKIT.ru:

  • Новые главы книги Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Глава 8. Пакеты: средства установки, системы управления, системы построения
  • Глава 9. Zenwalk: репозитории, пакеты, методы установки

    23 июля

    CITKIT.ru:

  • Все против всех. 64 vs 32, Intel vs AMD, tmpfs vs ext3
  • Две головы от Intel

  • Zenwalk: обзор штатных приложений (глава из книги "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Нормально, Григорий...

    16 июля

    Обзоры журнала Computer:

  • Перспективы и проблемы программной инженерии в XXI веке
  • Большие хлопоты с большими объемами данных
  • Перспективы наноэлектроники

    CITKIT.ru:

  • Интермедия о лицензиях (А.Федорчук. "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Есть ли будущее у KDE?

  • Linux в школе: альтернативный вариант в задачах

  • Шифр (приключения агента Никодима)

    10 июля

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия вступительная. Linux или GNU/Linux? Как вас теперь называть?
  • Глава 5. Среда Xfce
  • Глава 6. Xfce: приложения и плагины

  • ZUR (Zenwalk User Repository) FAQ

    2 июля

  • Персистентность данных в объектно-ориентированных приложениях (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия 1.2. Дорога к Zenwalk'у. Период бури и натиска
  • Интермедия 3.3. Немного о Linux'е и "железе"
  • Глава 4. Настройка: инструментами и руками
  • Интермедия 4.1. Zenpanel и конфиги: поиски корреляции

  • Интервью с Жан-Филиппом Гийоменом, создателем дистрибутива Zenwalk

  • Linux в школе: первые итоги (С. Голубев)

    25 июня

    CITKIT.ru:

  • Zenwalk. Приобщение к Linux (А. Федорчук)

  • Логика и риторика (С.Голубев)

  • Технология Tru64 AdvFS

  • Ханс Райзер предлагает отвести полицейских к телу Нины

    18 июня

  • Проекты по управлению данными в Google (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • ОС и поддержка "железа": мифы и реальность (А. Федорчук)

  • Linux в школе: другие дистрибутивы

  • Пинок (С. Голубев)

    4 июня

  • Ландшафт области управления данными: аналитический обзор (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Linux в школе: слово заинтересованным лицам

  • SlackBuild: пакеты своими руками

  • Linux от компании Novell. Установка и обзор openSUSE Linux

    Все публикации >>>




  • IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

    Информация для рекламодателей Пресс-релизы — pr@citcity.ru
    Послать комментарий
    Информация для авторов
    Rambler's Top100 This Web server launched on February 24, 1997
    Copyright © 1997-2017 CIT, © 2001-2017 CIT Forum
    Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...