АЛГОРИТМ СКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ В БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ CPTE

Чан Тхюи Зунг

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30

Научный руководитель:

Введение

Информация является одним из ценнейших предметов современной жизни. Получение доступа к ней с появлением глобальных компьютерных сетей стало невероятно простым. В то же время, легкость и скорость такого доступа значительно повысили и угрозу нарушения безопасности данных при отсутствии мер относительно их защиты, а именно – угрозу несанкционированного доступа к информации. Поэтому проблема разработки, совершенствования и применения методов защиты информации в процессе её хранения и передачи на сегодняшний день является одной из наиболее актуальных.

В современных системах защиты информации огромную роль играют не только методы криптографии, но и методы стеганографии. Если классическая задача криптографии состоит в том, чтобы скрыть от третьих лиц содержание сообщения, то классическая задача стеганографии – скрыть сам факт передачи сообщения. Указанная задача стеганографии решается посредством внедрения сообщений в безобидные на вид объекты данных, называемые контейнерами, передача которых является обычным делом и не вызывает подозрений.

Также существует ряд других актуальных задач, которые принадлежат стеганографии, например, защита авторских прав, которая также базируется на внедрении в авторские цифровые документы скрытых сообщений, идентифицирующих автора или законных получателей.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Один из наиболее активно используемых и исследуемых видов контейнеров – это цифровые изображения. Такие контейнеры обладают рядом преимуществ:

    заранее известный относительно большой размер цифрового представления изображения; наличие в большинстве изображений областей с шумовой структурой; слабая чувствительность человеческого зрения к незначительным изменениям яркости и контраста изображения.

Все это позволяет внедрять в изображение достаточно большой объем скрытых данных. Во многих работах рассматриваются растровые изображения, использующие неискажающие методы сжатия (BMP, TIFF, PNG, PCX, TGA, PGM). Внедрение в такие изображения происходит непосредственно в матрицу растровых данных. Кроме того, большинство подходов, как к внедрению, так и к анализу, с учетом некоторых доработок оказываются применимыми к другим типам контейнеров, таких как JPEG, WAW, AVI и другим.

Алгоритм скрытия информации в бинарном изображении СРТE

Рассмотрим исходные данные:

1. Бинарная матрица F= (Fij)m*n

2. Бинарная ключевая матрица K (m * n) : (Kij)m*n

3. Матрица весов m x n :(Wij)m*n

4. b - последовательность битов, которые необходимо скрыть в матрице F. b имеет только r битов и r= [log2(mn)]

Здесь в матрице W любое значение в множестве {1,2,......., -1) должно появиться хотя бы 1 раз и это множество значений для  элементов матрицы W.

В результате сокрытия информации выходными данными являются: Матрица F'  сокрытой информацией, которая удовлетворяет условиям :

SUM ((F xor K)*W) mod 2r = b

Содержание алгоритма

1. Шаг 1 : Вычислим матрицу: T= F (xor) K и r= [log2(mn)].

2. Шаг 2 : S=Поэтому : 0 < S < .

3. Шаг 3:Вычислим б = b - .

Допустим Sб – множество ячеек, хранящих скрытые биты. После перемещения некоторых битов в F, значение S увеличивает на б. Находим матрицу :

Sб  = {Fij | (Tij = 0,Wij = б )  если 1 ≤ б ≤ 2r  или

Sб  = {(Fij )| {Tij = 1,Wij = б }  если 2r < б ≤ 2r+1-1 или

Sб  = {(Fij )| { Wij =б }  если б =2r.

4. Шаг 4: В процессе нахождения, будет 3 случая:

- Если S=b, то не надо перемещать местами биты в матрице.

- Если б≠0 и  Sб ≠ 0, то перемещается бит на любое место  и алгоритм кончивается. 

- Если б≠0 и  Sб = , переходим на следующий шаг.

5. Шаг 5: Находим наименьшее целое число h>1. После перемещения любого бита, алгоритм кончивается.

Например : программы выполняются по алгоритмам

  - Зададим b=001010000001. Выполняем задачу: спрятать B  внутри  F. Поступим  так: разделим F на 4 матрицы размером 4х4. Отсюда следует r<=4. Выбираем r=3, тогда можем скрыть 12 битов. Используем алгоритм CPT, получаем:

  - Вычислим F1: если SUM ((F1 xor K ) * W)= 0 (mod 8)  , то увеличивает F1 на 1, так как скрытые данные в F1 – 001.

Рис.1-Бинарная матрица

Рис.2 - Бинарная ключевая матрица иматрица весов.

Если [F1  xor K]2,4  =0 vа [W]2,4  =1, перемещаем ячейки в [F1]2,4. Выполняем далее, получаем результаты как на рис 3.

Рис.3-Матрица содержит информацию.

Программы выполняются по алгоритмам CTPE. Интерфейс программ прост – он разделяется  на: загрузка изображений, отображение информации  об изображении, выбор скрытия или раскрытия информации, поле для ввода текста.( Рис.4).

Рис.4-  Интерфейс программы.

Выбираем файл, затем нажмем "Скрытие информации". Получаем изображение со скрытыми  данными. Ниже представляются результаты выполнения программы.

 

Рис.5-Исходное изображении.  Рис.6- Результат.

Заключение

Данный алгоритм требует  использования ключа К для сокрытия информации и используется ряд условий, которые необходимы для выполнения операции побитового отрицания. Согласно этим условиям, если все пиксели какой-то части исходного изображения являются белыми, либо черными, то данную часть изображения нельзя использовать для сокрытия информации.

Главной целью алгоритм является перемещение не более 2 битов. Важнейший результат – матрица m*n может спрятать максимум [log2(mn)] битов с высокой безопасностью.

Литературы


http://vi. wikipedia. org/wiki/BMP http://ru. /doc/101835993/21/алгоритм%E1%BA%ADt-toan gi%E1%BA%A5u-tin-Chen-Pan-Tseng.