Підвищення стійкості стеганографічного методу з кодовим управлінням вбудовуванням додаткової інформації до атак зашумленням

Abstract

Зростання обсягів мультимедійного контенту, що генерується, зберігається та передається сучасними інформаційними системами, призводить до збільшення ролі стеганографічної компоненти в системах захисту інформації. При цьому, до застосовуваних стеганографічних методів висуваються значні вимоги щодо їх ефективності, які включають достатню пропускну спроможність, забезпечення надійності сприйняття, стійкості до атак проти вбудованого повідомлення. Велике значення має швидкодія стеганографічного методу, особливо, якщо передбачається його застосування у режимі реального часу на ресурсообмежених платформах. Одним із сучасних стеганографічних методів, що характеризується забезпеченням основних показників ефективності при незначній обчислювальній складності через виконання стеганоперетворення у просторовій області контейнера, є стеганографічний метод з кодовим управлінням вбудовуванням додаткової інформації. Однак, незважаючи на досить високі показники стійкості до атаки зашумленням, яка може мати місце в багатьох практичних застосуваннях, актуальним лишається питання підвищення стійкості стеганоперетворення до даного типу атак. Метою роботи є підвищення стійкості до атак зашумленням стеганографічного методу з кодовим управлінням вбудовуванням додаткової інформації. У роботі розглянуто атаки проти вбудованого повідомлення зашумленням двома видами шумів: адитивним білим гаусовим шумом та шумом типу «Salt and Pepper». У роботі проведено експериментальне дослідження впливу структури застосовуваного кодового слова на стійкість стеганографічного методу з кодовим управлінням до атаки зашумленням адитивним білим гаусовим шумом, яке дозволило виробити практичні рекомендації щодо параметрів стеганографічного методу з кодовим управлінням в умовах даного типу атаки. Запропоновано застосування методу ШОВ (широкосмуговий сигнал, обмежувач, вузькосмуговий сигнал) для підвищення стійкості стеганографічного методу з кодовим управлінням до атак зашумленням шумом «Salt and Pepper», що дозволило знизити кількість помилок при вилученні додаткової інформації в умовах зашумлення даним шумом на 48%. Отримані у даній статті результати можуть бути корисними для застосування стеганографічного методу з кодовим управлінням на практиці в умовах передавання стеганоповідомлення по каналам, що характеризуються наявністю атак зашумленням проти вбудованого повідомлення.

The increase in the amount of multimedia content generated, stored and transmitted by modern information systems leads to an increase in the role of the steganographic component in information protection systems. At the same time, significant requirements are put to the applied steganographic methods regarding their effectiveness, which include sufficient bandwidth, ensuring the reliability of perception, and resistance to attacks against the embedded message. The performance of the steganographic methods is of great importance, especially if it is intended to be used in real-time on a resource-constrained platforms. One of the modern steganographic methods, which is characterized by providing the main effectiveness indicators with a small computational complexity due to the execution of steganographic transformation in the space domain of the container, is a steganographic method with code control of additional information embedding. However, despite the rather high indicators of resistance to noise attacks, which can occur in many practical applications, the issue of increasing the resistance of steganographic transformation to these types of attacks remains relevant. The purpose of the paper is to increase the resistance to noise attacks of the steganographic method with code control of additional information embedding. The paper researches attacks against an embedded message with two types of noise: additive white Gaussian noise and <Salt and Pepper= noise. In the paper, experimental research on the effects of the structure of the codeword used on the robustness of the steganographic method with code control against a noise attack by additive white Gaussian noise was performed, which made it possible to develop practical recommendations regarding the parameters of the steganographic method with code control under the conditions of this type of attack. The application of the BAN method (broadband signal, attenuator, narrowband signal) is proposed to increase the resistance of the steganographic method with code control against the "Salt and Pepper" noise attack, which allowed to reduce the number of errors when extracting additional information in conditions of this noise by 48%. The results obtained in this paper can be useful for the application of the steganographic method with code control in practice in the conditions of transmission of a steganographic message over channels characterized by the presence of noise attacks against the embedded message.