Конференция_Чан_Тхюи_Зунг Алгоритмx

АЛГОРИТМ СКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ В БИНАРНЫХ
ИЗОБРАЖЕНИЯХ CPTE
Чан Тхюи Зунг
Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
Научный руководитель: Мартынова Ю.А.
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.
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,......., 2𝑟 -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)].
𝑛
𝑟+1
2. Шаг 2 : S= ∑𝑚
. Поэтому : 0 < S < 2𝑟+1 − 1.
𝑖=1 ∑𝑗=1 𝑇 ∗ 𝑀 𝑚𝑜𝑑 2
3. Шаг 3:Вычислим α = b - 𝑚𝑜𝑑 2𝑟+1 .
Допустим Sα – множество ячеек, хранящих скрытые биты. После перемещения
некоторых битов в F, значение S увеличивает на α. Находим матрицу :
Sα = {Fij | (Tij = 0,Wij = α ) если 1 ≤ α ≤ 2r или
Sα = {(Fij )| {Tij = 1,Wij =2𝑟+1 − α } если 2r < α ≤ 2r+1-1 или
Sα = {(Fij )| { Wij = α } если α =2r.
4. Шаг 4: В процессе нахождения, будет 3 случая:
- Если S=b, то не надо перемещать местами биты в матрице.
- Если α≠0 и Sα ≠ 0, то перемещается бит на любое место и алгоритм кончивается.
- Если α≠0 и Sα = ∅, 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 và [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
1. http://vi.wikipedia.org/wiki/BMP
2. http://ru.scribd.com/doc/101835993/21/алгоритм%E1%BA%ADt-toan
gi%E1%BA%A5u-tin-Chen-Pan-Tseng.