The steganographic method with multiple access based on frequency-spatial matrices

Abstract

The solution to some practical tasks with the help of steganography requires the organization of multiple access to a steganographic information transmission channel. At the same time, existing developments imply the use of MC-CDMA technology to solve these tasks, which has a strictly predetermined number of shared channels, requires the simultaneous embedding of additional information delivered from all users and is disintegrated with the applied steganographic algorithm. In this paper, a full-fledged steganographic method, with multiple access based on the use of frequency-spatial matrices has been developed. In the developed method, two code attributes are allocated to each user: frequency and spatial, on the basis of which codewords that are used to transmit information are generated. The total number of registered users operating in the system based on the proposed steganographic method can reach the value of J=4800, while the total number of users simultaneously transmitting information can reach the value of N=100 while supporting the practically acceptable system parameters. At the same time, the embedding of additional information by the users occurs independently of each other at any time convenient to them. To ensure the largest number of simultaneously operating users and minimize the level of intra-system interference, an S-code of spatial arrangements, as well as an F-code of frequency arrangements based on the Reed-Solomon code, are proposed. The proposed steganographic method with multiple access is characterized by flexibility in the allocation of resources of the steganographic channel: if necessary, the throughput of the steganographic channel can be increased with a decrease in PSNR values, or, conversely, the reliability of perception of the steganographic message can be increased by reducing the number of users simultaneously operating in the system.

Вирішення низки завдань із застосуванням стеганографії вимагає організації множинного доступу до стеганографічного каналу передачі інформації. При цьому існуючі розробки мають на увазі використання технології MC-CDMA, яка характеризується строго регламентованою кількістю каналів, що розділяються, вимагає одночасного вбудовування інформації від усіх абонентів, а також є дезінтегрованою із застосованим стеганографічним алгоритмом. У цій статті розроблено повноцінний стеганографічний метод з множинним доступом, заснований на застосуванні частотно-просторових матриць — кожному користувачеві виділяються дві кодові ознаки: частотна і просторова, на основі яких відбувається генерація кодових слів, що застосовуються для передачі інформації. Загальна кількість абонентів, зареєстрованих у працюючій на основі запропонованого стеганографічного методу системі, може досягати J=4800, у той час як загальна кількість абонентів, що одночасно передають інформацію, може досягати значення N=100 при практично прийнятних параметрах системи. При цьому вбудовування інформації абонентами відбувається незалежно один від одного в будь-який зручний для них час. Для забезпечення найбільшої кількості абонентів, що одночасно працюють, а також з метою мінімізації рівня внутрішньосистемних перешкод, запропоновано S-код просторових розстановок, а також F-код частотних розстановок на основі коду Ріда-Соломона. Розроблений стеганографічний метод з множинним доступом характеризується гнучкістю в розподілі ресурсів стеганоканалу: у разі необхідності пропускну спроможність стеганоканалу може бути збільшено зі зменшенням значень PSNR, або ж, навпаки, може бути збільшена надійність сприйняття стеганоповідомлення за рахунок зменшення кількості абонентів, що одночасно працюють.