|
ВРБ–40461806–10.27–08–10.81
Аннотация
Данный документ представляет собой пояснительную записку к выпускной работе бакалавра. Данная дипломная работа посвящена анализу стеганографических методов скрытия данных в растровых изображениях и разработке собственного стеганографического метода.
В первой главе данного документа производится анализ стеганографических методов скрытия данных в растровых изображениях и анализ стеганографического программного обеспечения.
Во второй главе описываются особенности разработанного метода скрытия информации в изображениях формата BMP и JPEG на основе метода Коха-Жао, использующего дискретное косинусное преобразование.
В третьей главе представлена функциональная структура разработанной программы и произведена оценка визуальных искажений изображений при занесении в них данных с помощью разработанного метода.
В четвертой главе произведен экономический анализ возможностей коммерциализации разработанного программного продукта.
Annotation
This document is an explanatory note to the final work of bachelor. This thesis analyzes the steganographic techniques to hide data in bitmap images and to develop own steganographic method.
The first chapter of this document has an analysis of steganographic techniques to hide data in bitmap images and an analysis of steganographic software.
The second chapter describes the features of the developed method to hide information in BMP and JPEG images based on Koch-Zhao method, uses a discrete cosine transform.
The third chapter presents the functional structure of the developed program and evaluated the visual distortion of images when entering data into them using the developed method.
The fourth chapter produced an economic analysis of the possibilities of commercialization of the developed software product.
Содержание
Введение 2
1 Анализ предметной области 5
1.1 Основные понятия и определения стеганографии 5
1.2 Свойства системы человеческого зрения (СЧЗ), используемые для построения стегоалгоритмов 7
1.3 Обзор методов встраивания информации в растровые изображения 9
1.3.1 Методы замены 10
1.3.2 Методы скрытия в частотной области изображения 13
1.3.3 Широкополосные методы 15
1.3.4 Статистические методы 15
1.3.5 Методы искажения 16
1.3.6 Структурные методы 16
1.4 Анализ программного обеспечения для встраивания данных в растровые изображения 19
1.4.1 Программа Steganos Privacy Suite 11 19
1.4.2 Программа S-Tools 4 19
1.4.3 Программа ImageSpyer 2009 20
1.4.4 Программа JSTEG 20
1.4.5 Программа Gifshuffle 20
2 Разработка алгоритма скрытия данных в изображениях 21
2.1 Алгоритм сжатия JPEG 21
2.2 Описание алгоритма встраивания информации в изображения 25
2.3 Обоснование выбора инструментальной среды 26
3 Разработка модулей встраивания и извлечения данных 27
3.1 Структура приложения 27
3.2 Описание интерфейса программы 30
3.3 Испытание и оценка качества системы 31
4 Экономический раздел 35
4.1 Обоснование стратегии коммерциализации 35
4.2 Анализ альтернативных продуктов 35
4.3 Перспективы развития 35
4.4 Организация и планирование процесса исследования и разработки 35
4.5 Расчет затрат на создание системы 37
4.6 Расчет окупаемости 39
Заключение 39
Список использованных источников 39
Приложение А 41
Техническое задание 41
Введение
В настоящее время информация представляет огромную ценность. С появлением глобальных компьютерных сетей доступ к информации значительно упростился, что привело к повышению угрозы нарушения безопасности данных при отсутствии мер их защиты, а именно угрозу несанкционированного доступа к информации.
Задача защиты информации от несанкционированного доступа является одной из старейших задач, решаемых человечеством. В связи с широким распространением мультимедийных технологий вопрос защиты информации, представленной в цифровом виде, является чрезвычайно актуальным.
Разработки методов и мер по защите информации ведутся с древнейших времен. Среди них выделяется два основных направления – криптография и стеганография.
Целью криптографии является скрытие содержимого сообщений за счет их шифрования. Целью стеганографии является скрытие самого факта существования секретных данных при их передаче, хранении или обработке.
Слово «стеганография» имеет греческие корни и буквально означает «тайнопись». Исторически это направление появилось первым, но затем во многом было вытеснено криптографией. Тайнопись осуществляется самыми различными способами. Общей чертой этих способов является то, что скрываемое сообщение встраивается в некоторый безобидный, не привлекающий внимание объект. Затем этот объект открыто транспортируется адресату. При криптографии наличие шифрованного сообщения само по себе привлекает внимание злоумышленников, при стеганографии же наличие скрытой связи остается незаметным.
Интерес к стеганографии возродился в последние 15 лет, что объясняется широким распространением мультимедийных технологий и появлением новых типов каналов связи. Два этих фактора в совокупности способствовали возникновению новых стеганографических методов, основанных на особенностях представления информации в компьютерных файлах и вычислительных сетях. Данное направление в сфере защиты информации было названо компьютерной стеганографией.
Основной областью применения компьютерной стеганографии является скрытие сообщений в цифровых данных, как правило, имеющих аналоговую природу (изображения, аудио- и видеозаписи). Также в качестве контейнеров используют текстовые и исполняемые файлы.
Кроме скрытой передачи сообщений, стеганография является одним из самых перспективных направлений для аутентификации и маркировки авторской продукции с целью защиты авторских прав на цифровые объекты от пиратского копирования. На компьютерные графические изображения, аудио продукцию, литературные произведения (программы в том числе) наносится специальная метка, которая остается невидимой для глаз, но распознается специальным программным обеспечением. Метка содержит скрытую информацию, подтверждающую авторство. Скрытая информация призвана обеспечить защиту интеллектуальной собственности. В качестве внедряемой информации можно использовать данные об авторе, дату и место создания произведения, номера документов, подтверждающих авторство. Такие специальные сведения могут рассматриваться в качестве доказательств при рассмотрении споров об авторстве или для доказательства нелегального копирования.
Большинство исследований посвящено использованию в качестве стегоконтейнеров изображений [1]. Это обусловлено следующими причинами:
существованием практически значимой задачи защиты фотографий, картин, видео от незаконного тиражирования и распространения;
относительно большим объемом цифрового представления изображений, что позволяет внедрять ЦВЗ большого объема либо повышать робастность внедрения;
заранее известным размером контейнера, отсутствием ограничений, накладываемых требованиями реального времени;
наличием в большинстве реальных изображений текстурных областей, имеющих шумовую структуру и хорошо подходящих для встраивания информации;
слабой чувствительностью человеческого глаза к незначительным изменениям цветов изображения, его яркости, контрастности, содержанию в нем шума, искажениям вблизи контуров;
хорошо разработанными в последнее время методами цифровой обработки изображений.
Также стеганографические методы скрытия данных в растровых изображениях в ряде случаев могут служить базой для разработки стеганографических методов скрытия данных в видеофайлах.
В основе многих подходов к решению задач стеганографии лежит общая с криптографией методическая база, заложенная Шенноном (C. E. Shannon) в теории тайнописи. Однако до сих пор теоретические основы стеганографии остаются практически неразработанными.
Задачу стеганографического скрытия данных и разработку эффективных стеганографических алгоритмов в своих работах рассматривали Симмонс (G. J. Simmons), Фридрих (J. Fridrich), Андерсон (R. J. Anderson), Бендер (W. Bender), Моримото (N. Morimoto), Качин (C. Cachin) и другие [2].
Таким образом на сегодняшний день наиболее актуальна научно-техническая проблема усовершенствования алгоритмов и методов стеганографического скрытия конфиденциальных данных или защиты авторских прав в растровых изображениях.
В связи с этим целью данной работы являлось минимизация визуальных искажений растрового изображения при занесении в него идентифицирующей информации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ предметной области;
обзор методов встраивания данных в растровые изображения;
обзор программного обеспечения для встраивания данных в растровые изображения;
разработка метода занесения идентифицирующей информации в растровые изображения;
реализация программного модуля занесения идентифицирующей информации в растровые изображения;
реализация программного модуля извлечения идентифицирующей информации из растровых изображений;
оценка визуальных искажений, вносимых разработанным методом встраивания данных в растровые изображения.
|
