Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии




НазваниеЭффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии
страница3/5
Дата публикации17.10.2016
Размер9,76 Kb.
ТипРеферат
dopoln.ru > Информатика > Реферат
1   2   3   4   5
^ ^

Критерии эффективности в стеганографии изображений.


Под термином «эффективность» в стеганографии будем понимать возможность решения с помощью цифровых изображений основных задач стеганографии: быстро и скрытно передавать большие объемы информации. Существует очень большое количество факторов, влияющих на эффективность стеганографии цифровых изображений.

Среди этих факторов можно выделить группу технических критериев эффективности, которые поддаются строгому математическому описанию и имеют некоторый набор численных характеристик. В качестве примера такого критерия можно привести отношение максимального размера встраиваемого сообщения, не приводящего к искажению изображения, к размеру самого контейнера.

С другой стороны, существуют критерии эффективности, не поддающиеся техническому описанию, но по-прежнему играющие исключительную роль в формировании понятия «эффективность». Рассматривая несколько графических форматов, можно утверждать, что применять один из них эффективнее, чем другой. Причиной для этого может являться то, что один из форматов имеет гораздо большее распространение (в том числе, в сети Интернет), чем остальные. Более того, использование некоторых форматов для нетипичных для них целей само по себе может быть подозрительным и провоцировать атаки. Например, выложенные на сайт в сети Интернет фотографии друзей в формате BMP (имеющие размер порядка нескольких мегабайт) определенно вызовут подозрение у посетителей (ведь современные алгоритмы сжатия позволяют сжимать фотографии в 20-30 раз с приемлемой потерей качества). К тому же, для некоторых форматов (например, упомянутый выше формат BMP) разработан широчайший спектр методов и инструментов стеганоанализа, и эти форматы являются более уязвимыми, а значит и менее эффективными с точки зрения стеганографии.

Проанализируем наиболее важные критерии эффективности применения цифровых изображений в стеганографии.

^ 1. Скрытность или стеганографическая стойкость. Удовлетворение требованию скрытности является обязательным для абсолютно любой стеганосистемы. В применении к графической стеганосистеме, стойкость связана с изменениями (искажениями), вносимыми в исходное изображение при встраивании сообщения. Требование стойкости считается невыполненным, если изображение поддается атаке посредством простого визуального анализа. Такая стеганосистема обладает крайне низкой эффективностью и не может найти практического применения, так как не соответствует минимальному уровню безопасности (Рис. 2).



Рис.2. Результат работы алгоритма, не отвечающего требованиям стойкости.
1 – исходное изображение, 2- изображение со встроенным сообщением.

Как правило, при создании стеганографических алгоритмов, наибольший объем исследований связан именно с обеспечением скрытности. Производятся эксперименты, позволяющие установить, как изменение той или иной части файла-контейнера влияет на результирующее изображение. Стойкость стеганоалгоритма в значительной степени определяется размерами встраиваемого сообщения.

^ 2. Размер встраиваемого сообщения. Эффективность использования цифрового изображения для хранения секретной информации в значительной мере определяется максимальным возможным размером секретного сообщения. Как правило, численно этот критерий характеризуется процентным соотношением между объемом встраиваемого сообщения и исходным объемом контейнера. В отношении изображений, данная величина варьируется в зависимости от используемого графического формата.

Главным «ограничителем» максимального размера сообщения для конкретного графического файла выступает описанное выше требование скрытности. В стеганографии имеется фундаментальная зависимость между стойкостью встраивания и размером встраиваемого сообщения. Эта зависимость имеет обратно пропорциональный характер: чем больше объем встраиваемого в заранее заданный контейнер сообщения, тем ниже надежность сокрытия этой информации в контейнере (Рис.3).



Рис. 3. Зависимость надежности сокрытия информации от объема сообщения.

Казалось бы, приведенная закономерность не позволяет увеличивать эффективность стеганографического встраивания информации путем наращивания размера сообщения. Но это не так. Существует несколько методов повышения размеров сообщения без ущерба стойкости, о которых речь пойдет дальше.

^ 3. Устойчивость к модификации заполненного контейнера (сжатию). Устойчивость к модификации характеризует вероятность восстановления сообщения при условии некоторой модификации заполненного контейнера. Частным случаем модификации является сжатие с потерями. Особое значение этот фактор эффективности имеет для технологий внедрения цифровых водяных знаков.

Модификация заполненного контейнера может осуществляться как непреднамеренно (сжатие, ошибки при передаче файла по каналу связи с помехами), так и преднамеренно (попытка нарушить авторские права путем уничтожения ЦВЗ). Повышение устойчивости к сжатию осуществляется путем тщательного исследования алгоритмов компрессии с целью определения областей контейнера, не подвергающихся модификациям. Действенным методом борьбы с преднамеренным разрушением ЦВЗ может считаться встраивание информации в ту область файла-контейнера, изменение которой приводит к деградации изображения. Традиционным и достаточно мощным способом борьбы с «помехами» может служить увеличение избыточности встраиваемого сообщения (Рис.4).

^ 4. Объем вычислений, необходимый для встраивания сообщения в цифровое изображение. Несмотря на стремительный рост возможностей современных компьютеров, проблема вычислительной сложности алгоритмов встраивания продолжает играть ключевую роль в некоторых областях применения стеганографии. Это, как правило, информационные системы реального времени, где временные рамки выполнения алгоритма сильно ограничены. В качестве примера, можно привести гипотетический скрытый канал голосовой связи, работающий посредством встраивания аудиоинформации в поток графических файлов, передаваемых по сети. Очевидно, что в данном случае, во избежание потери качества передаваемой информации, пакеты данных (цифровые изображения) должны подготавливаться (заполняться сообщениями) и передаваться без задержек.



Рис.4. Искажение ЦВЗ при сжатии. а) – исходный ЦВЗ; б) - е) – ЦВЗ, извлеченный контейнера, сжатого с различной степенью [7].

Стоит отметить, что большинство стеганографических алгоритмов не обладают большой вычислительной сложностью. Тем не менее, попытки увеличения некоторых параметров эффективности (скрытность, размер сообщения), могут значительно увеличивать объемы вычислений и ограничивать использование алгоритма в системах реального времени.

^ 5. Используемый графический формат. В значительной степени эффективность применения цифровых изображений в стеганографии зависит от формата их хранения. Поясним это несколькими примерами.

Формат BMP, имевший широкое распространение в прошлом, сегодня утратил свои позиции. Несмотря на обилие алгоритмов и техник встраивания информации в файлы этого формата, его нельзя назвать эффективным с точки зрения современной стеганографии. Во-первых, его применение в настоящее время весьма ограничено. Во-вторых, в отношении контейнеров в формате BMP разработано большое количество методов обнаружения скрытого сообщения, что также снижает эффективность формата.

Одним из наиболее распространенных в сети Интернет форматов является формат GIF, использующий алгоритм сжатия без потерь. Отсутствие потерь при компрессии позволяет использовать для сокрытия информации те же алгоритмы, что и для несжатых изображений. Тем не менее, это не решает проблемы обнаружения встроенного сообщения. К тому же, ограниченность размера цветовой палитры ограничивает возможности использования его для хранения цифровых фотографий (которые являются наиболее востребованным видом контейнеров).

Наиболее эффективным, с точки зрения автора, выглядит формат JPEG, который используется для хранения подавляющего большинства цифровых фотографий. Преимущества этого формата объясняются ещё и отсутствием эффективных методов обнаружения и изменения сообщений, встроенных в частотную область изображения (коэффициенты дискретного косинусного преобразования, или ДКП).
1   2   3   4   5

Похожие:

Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconВопросы к контрольной работе
Понятие компьютерной графики. Основные направления кг: визуализация, обработка изображений и распознавание изображений
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconПеречень вопросов, выносимых для проверки на государственном экзамене...
Виды компьютерной графики. Сферы применения компьютерной графики. Программные и аппаратные средства компьютерной графики. Современные...
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconЭффективность применения современных ит в банковском управлении
Анализ применения информационных технологий в банковском бизнесе
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconСистема компьютерной математики, которая рассчитана на весьма широкий...
Однако данное название весьма сужает сферу возможностей применения Maple. На самом деле данная система способна выполнять быстро...
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconВопросы к зачету по курсу «Экология»
Сухие пылеуловители. Циклон: принцип действия, область применения, эффективность
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconЭффективность парентерального применения препарата аллокин-альфа...

Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconЭффекты применения компьютерных технологий в образовательном процессе
Компьютерные информационные технологии призваны стать неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающего...
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconГосударственный университет
Учебное пособие предназначено для студентов высших технических учебных заведений. Изложены вводные сведения по популярной системе...
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconПрограмма обработки видео изображений adobe premiere pro 0
В цифровой обработке изображений широко применяется специализированное оборудование, такое как процессоры с конвейерной обработкой...
Эффективность применения цифровых изображений в компьютерной стеганографии iconСтруктура растровых изображений
Компьютер может работать только с цифровыми данными. Для того чтобы обработать с помощью компьютера изображение, его нужно выразить...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
dopoln.ru
Главная страница