СПОСОБ СТЕГАНОГРАФИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2017 года по МПК H04L9/00 H03M13/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к области телекоммуникаций, и предназначено для скрытой передачи информации в телекоммуникационных и мультимедийных системах, использующих помехоустойчивое кодирование.

Известен «Способ потоковой стеганографической передачи двоичных данных» (RU 2448420 C1, опублик. 20.04.2012), заключающийся в том, что при потоковой стеганографической передаче двоичных данных генерируют передатчиком заголовок пакета ZR путем конкатенации известного приемнику и передатчику значения синхронизации Z и случайного числа R, вырабатываемого передатчиком, шифруют ZR по алгоритму симметричного шифрования (АСШ) на известном приемнику и передатчику долгосрочном ключе шифрования К, генерируют сессионный ключ шифрования Q на основе R и элементы гаммы с помощью АСШ в режиме гаммирования на Q, накладывают на скрываемые данные (тело пакета) побитно сгенерированную гамму путем сложения по модулю 2, генерируют завершающую часть пакета (ЗЧП), состоящую из известного приемнику и передатчику значения, накладывают на ЗЧП побитно последующие элементы гаммы, собирают полный пакет зашифрованных скрываемых двоичных данных, располагаемый в порядке: ЗЧП, тело пакета и заголовок пакета, из полного пакета отбор бит осуществляют со стороны младших бит. Недостатком данного способа является то, что в качестве контейнера для переноса стегоданных необходимо использовать данные, в которых можно заменять последние значащие биты (изображения, аудио или видеозаписи), что неприменимо, например, для контейнера, содержащего текст.

Известен «Способ скрытой передачи информации» (патент RU 2509423 C2, опублик. 10.03.2014), заключающийся в том, что полезный сигнал кодируют в двоичный код, формируют посредством первого генератора исходный детерминированный хаотический сигнал путем модуляции параметров хаотического сигнала полезным цифровым сигналом и передают полученный сигнал по каналу связи принимающей стороне, где его делят на два идентичных сигнала, которыми воздействуют на второй и третий генераторы. Второй и третий генераторы являются периодическими, идентичны друг другу по управляющим параметрам и выбраны с возможностью обеспечения режима обобщенной синхронизации с первым генератором. Снятые с выходов указанных второго и третьего генераторов периодические сигналы подают на вычитающее устройство и при наблюдении или отсутствии колебаний определяют наличие полезного цифрового сигнала, представленного в виде двоичного кода. Сформированный первым генератором детерминированный хаотический сигнал перед передачей по каналу связи суммируют с шумовым сигналом, производимым генератором шума. Характеристики генератора шума модулируются цифровым или аналоговым сигналом, содержащим ложное, несущественное или открытое информационное сообщение.

Принципиальными недостатком данного способа является техническая сложность реализации системы с обобщенной синхронизацией между передающим и приемными генераторами, а также деструктивное влияние шумов на качество передачи информации и, как следствие, применение более ресурсоемких алгоритмов помехоустойчивого кодирования.

Целью изобретения является разработка способа стеганографической передачи информации в любых телекоммуникационных и мультимедийных системах, использующих помехоустойчивое кодирование, позволяющего скрытно передавать дополнительную информацию с переменной скоростью и заданной достоверностью.

Для достижения цели предложен способ, заключающийся в том, что на передающей стороне мультимедийной или телекоммуникационной системы в информацию, закодированную помехоустойчивым кодом, вносят предыскажения по псевдослучайному закону, зависящему, в том числе, от значений встраиваемых данных. Данные скрывают в контейнере, роль которого выполняет канал передачи информации в телекоммуникационных или мультимедийных системах, использующих помехоустойчивое кодирование, при этом в цифровые данные, прошедшие помехоустойчивый кодер, вносятся предыскажения, зависящие от значений встраиваемых данных, текущего соотношения сигнал/шум в физическом канале и маскирующей функции, в качестве которой выступает генератор псевдослучайной последовательности, далее, на приеме, предыскаженные данные, прошедшие через физическую среду, подают на помехоустойчивый декодер, что позволяет, зная отсчеты до помехоустойчивого декодера, после помехоустойчивого декодера и функцию распределения скрытого канала в основном, восстановить передаваемые стеганографические данные.

Данные основного канала подаются именно на помехоустойчивый кодер основного канала; данные скрытого канала подаются именно на помехоустойчивый кодер скрытого канала; данные именно с помехоустойчивых кодеров проходят предысказитель, где в цифровые данные вносятся предыскажения, зависящие в том числе именно от времени; данные основного канала с внедренными данными скрытого канала подаются именно на модулятор и передаются через физическую среду; на стороне приемника предыскаженные данные именно демодулируются и поступают на помехоустойчивый декодер; с выхода помехоустойчивого декодера исправленные данные основного канала заново кодируются помехоустойчивым кодером скрытого канала, аналогичным передающей стороне, и подаются на блок восстановления скрытого канала, данные с выхода демодулятора и прошедшие линию задержки также подаются на блок восстановления скрытого канала, что позволяет, имея потоки данных с помехоустойчивого кодера скрытого канала на стороне приема, имея потоки данных с линии задержки, а также зная параметры функции распределения скрытого канала, в основном, восстановить передаваемые стенографические данные, где параметрами функции распределения скрытого канала, в основном, являются именно текущее соотношение сигнал/шум в физическом канале, маскирующая функция и время.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков позволяет использовать канал передачи информации в системах, использующих помехоустойчивое кодирование, как контейнер, лишенный недостатков, присущих контейнерам использующим наименее значащие биты для передачи стеганографических вложений, и отличающийся простотой как технической, так и алгоритмической реализации.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленный способ может быть использован в сферах человеческой деятельности, требующих защиты циркулирующей информации (например, коммерческая или частная тайны) либо аутентификации и авторизации информации. Заявленный способ состоит либо может быть декомпозирован до уровня известных функциональных блоков, модулей, узлов, описанных в литературе, зарегистрированных установленным порядком в патентных реестрах, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Заявленный способ стеганографической передачи информации поясняется фиг.1, на которой показана структурная схема стеганографической передачи информации в системе, использующей помехоустойчивое кодирование.

Реализация заявленного способа заключается в следующем.

1. Данные основного и скрытого каналов подаются каждые на свой помехоустойчивый кодер.

2. Данные с помехоустойчивого кодера проходят предысказитель.

3. Работу предысказителя можно в общем случае описать как

где x(t) - отсчеты с выхода помехоустойчивого кодера основного канала; z(t) - функция предыскажения, представляющая собой следующее выражение:

где h(n) - отсчеты с выхода помехоустойчивого кодера скрытого канала; n - функция распределения скрытого канала, в основном, выражается как:

где К - маскирующая функция, в качестве которой выступает генератор псевдослучайной последовательности (ПСП); SNR - текущее соотношение сигнал/шум в физическом канале; t - время.

4. Данные основного канала с внедренными данными скрытого канала подаются на модулятор и передаются через физическую среду.

5. Во время передачи по физическому каналу на данные воздействует помеха и искажает их.

6. На стороне приемника данные демодулируются и поступают на помехоустойчивый декодер.

7. С выхода помехоустойчивого кодера исправленные данные основного канала поступают в приемник данных основного канала (т.е. абоненту).

8. Также исправленные данные основного канала заново кодируются помехоустойчивым кодером, аналогичным передающей стороне, и подаются на блок восстановления скрытого канала.

9. Данные с выхода демодулятора и прошедшие линию задержки также подаются на блок восстановления скрытого канала.

10. Имея потоки данных с помехоустойчивого кодера скрытого канала и линии задержки, а также зная параметры функции (3) блок восстановления скрытого канала восстанавливает скрытый канал.

11. Восстановленные данные скрытого канала проходят через помехоустойчивый декодер скрытого канала.

12. Исправленные от ошибок данные с выхода помехоустойчивого декодера скрытого канала подаются на приемник скрытого канала (абоненту).

В статье (Чурбанов А.Н., Двилянский А.А., Радаев С.В., Иванов И.В., «Формирование скрытого канала передачи информации в телекоммуникационных и мультимедийных системах, использующих помехоустойчивое кодирование.», «Информационное развитие России: состояние, тенденции и перспективы»: сборник научных статей 3-й международной научно-практической конференции (22 июня 2012 г.) / [под общ. ред. Л.Г. Проскуряковой, А.Ф. Мартынова], Орловский филиал ФГБОУ ВПО «Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ», 233 с.: ил; ISBN 978-5-93179-377-1, Орел, 2013) рассмотрена реализация заявляемого способа, использующего в качестве помехозащищенного кодирования сверточные коды.

В связи с тем, что противник, не располагающий данными о маскирующей функции К, наблюдает только данные, передаваемые по основному каналу, и не может определить содержание скрытого подканала, предлагаемое техническое решение имеет высокую стойкость к стегоанализу.

Изобретение относится к области телекоммуникаций. Технический результат заключается в обеспечении скрытной передачи информации с переменной скоростью и заданной достоверностью. Предложен способ, в котором данные скрывают в контейнере, роль которого выполняет канал передачи информации, данные основного и скрытого каналов подаются на помехоустойчивые кодеры, в предысказителе в цифровые данные основного канала вносятся предыскажения, являющиеся данными скрытого канала и зависящие от значений встраиваемых данных, текущего соотношения сигнал/шум, маскирующей функции и времени, на стороне приемника с выхода помехоустойчивого декодера исправленные данные основного канала заново кодируются помехоустойчивым кодером, аналогичным передающей стороне, и подаются на блок восстановления скрытого канала, на который также подаются данные с выхода демодулятора и прошедшие линию задержки, восстановленные данные скрытого канала проходят через помехоустойчивый декодер скрытого канала, исправленные данные подаются на приемник скрытого канала, что позволяет, имея потоки данных с помехоустойчивого кодера на стороне приема, с линии задержки, а также зная параметры функции распределения скрытого канала в основном, восстановить передаваемые стеганографические данные. 1 ил.

Способ стеганографической передачи информации, заключающийся в том, что данные скрывают в контейнере, роль которого выполняет канал передачи информации в телекоммуникационных или мультимедийных системах, использующих помехоустойчивое кодирование, отличающийся тем, что данные основного канала подаются именно на помехоустойчивый кодер основного канала; данные скрытого канала подаются именно на помехоустойчивый кодер скрытого канала; данные именно с помехоустойчивых кодеров проходят предысказитель, где в цифровые данные основного канала вносятся предыскажения, являющиеся данными скрытого канала и зависящие от значений встраиваемых данных, текущего соотношения сигнал/шум в физическом канале и маскирующей функции, в качестве которой выступает генератор псевдослучайной последовательности, и времени; данные основного канала с внедренными данными скрытого канала подаются именно на модулятор и передаются через физическую среду; на стороне приемника предыскаженные данные именно демодулируются и поступают на помехоустойчивый декодер; с выхода помехоустойчивого декодера исправленные данные основного канала заново кодируются помехоустойчивым кодером скрытого канала, аналогичным передающей стороне, и подаются на блок восстановления скрытого канала, данные с выхода демодулятора и прошедшие линию задержки также подаются на блок восстановления скрытого канала, восстановленные данные скрытого канала проходят через помехоустойчивый декодер скрытого канала; исправленные от ошибок данные с выхода помехоустойчивого декодера скрытого канала подаются на приемник скрытого канала, что позволяет, имея потоки данных с помехоустойчивого кодера скрытого канала на стороне приема, имея потоки данных с линии задержки, а также зная параметры функции распределения скрытого канала в основном, восстановить передаваемые стеганографические данные, где параметрами функции распределения скрытого канала в основном являются именно текущее соотношение сигнал/шум в физическом канале, маскирующая функция и время.