Способ сокрытия информации Российский патент 2024 года по МПК H04L9/00 

Способ относится к электросвязи и вычислительной технике, к области способов и устройств стеганографического преобразования данных, и может быть использован в связных, вычислительных и информационных системах для стеганографического сокрытия информации при обмене данными правительственными, правоохранительными, оборонными, банковскими и промышленными учреждениями, когда возникает необходимость хранения и передачи конфиденциальной информации.

При описании использованы следующие допущения и понятия:

- опущен порядковый номер отсчетов при описании;

- «сообщение» - совокупность бит секретно передаваемой информации, обозначается u. Извлеченное сообщение обозначается u';

- «покрывающий объект» - совокупность отсчетов информации, в которую встраивается секретное сообщение в соответствии со стеганографическим алгоритмом, обозначается X.

- «стеганографический контейнер» - передаваемая по каналу связи совокупность бит покрывающего объекта с встроенным секретным сообщением, обозначается Y. Принимаемый принимающей стороной стеганографический контейнер обозначается Y';

- «двухкомпонентный контейнер» - формируемые в соответствии с заданным алгоритмом две информационные компоненты у₁ и у₂, встраиваемые в покрьшающий объект и передаваемые вместо секретного сообщения, однако позволяющие восстановить секретное сообщение принимающей стороной [3, 4].

- функция исключающее ИЛИ - известная логическая функция, обозначаемая ⊕ и обладающая следующей таблицей истинности:

- величина n определяет номер битного слоя покрывающего объекта или стеганографического контейнера, где под номером слоя подразумевается номер разряда двоичного представления отсчета; причем константа N соответствует младшему битному слою.

Известен способ стеганографической защиты секретной информации [1], заключающийся в замене малозначимых битов цифрового сигнала покрывающего объекта битами секретного сообщения, основанный на том, что для записи бита секретного сообщения выбирают подмножество отсчетов цифрового сигнала, изменение которых на единицу приводит к установлению бита секретной информации в значении дискретной функции распределения значений отсчетов цифрового сигнала покрывающего объекта, причем из этого подмножества отсчетов для записи бита секретной информации выбирают тот отсчет, модуль разности которого между собственным значением и средним значением соседних отсчетов максимален.

Недостатком этого способа является то, что для его применения требуется производить предварительный анализ покрывающего объекта, что исключает его работу в реальном времени.

Наиболее близким к изобретению является известный способ [2], использующий замену наименее значимых битов фиксированного покрывающего объекта битами секретного сообщения.

Известный способ позволяет равномерно распределить биты секретного сообщения в покрывающем объекте в реальном времени, однако он не учитывает статистические характеристики покрывающего объекта.

Цель изобретения - повышение степени защищенности передаваемой информации в реальном времени за счет учета статистических характеристик контейнера.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости стеганографического контейнера к обнаружению и извлечению информации, встраиваемой в реальном времени, за счет учета распределения битов покрывающего объекта при формировании встраиваемого двухкомпонентного контейнера.

Технический результат достигается тем, что в качестве непосредственного носителя информации используются младшие биты отсчетов покрывающего объекта, в которые встраиваются значения компоненты у₂, являющейся функцией встраиваемого сообщения u и первой компоненты y₁ двухкомпонентного контейнера, являющейся отсчетом старшего бита покрывающего объекта. В качестве функции связи между u, у₁, у₂ используется исключающее ИЛИ, позволяющее получить распределение младших бит в заполненном стеганографическом контейнере максимально близкое к распределению бит в исходном покрывающем объекте.

С этой целью в младший значащий бит отсчета покрывающего объекта C_N записывается значение второй компоненты у₂ двухкомпонентного контейнера, представляющей собой результат операции исключающего ИЛИ примененной к биту сообщения u и биту первой компоненты двухкомпонентного контейнера у₁, выбранному по заданному алгоритму, из старших разрядов C_K двоичного представления отсчета покрывающего объекта, где к старшим разрядам относятся все разряды кроме младшего.

В качестве первой компоненты рассматриваются старшие биты покрывающего объекта. При этом номер бита K для каждого отсчета известен как передающей, так и принимающей стороне. Алгоритм определения номера бита K определяется на этапе разработки стеганографической системы и известен как передающей, так и принимающей стороне и является ключом системы.

Формирование каждого отсчета стеганографического контейнера определяется алгоритмом:

Рассмотрим работу технической реализации способа на примере. На фиг. 1 приведен младший битный слой покрывающего объекта из 18 отсчетов. В последней ячейке приведено количественное соотношение нулей и единиц в слое. Значения младшего битного слоя в примере определено генератором случайных чисел с равномерным распределением плотности вероятности.

Рассмотрим встраивание трех различных сообщений. На фиг. 2 приведены три встраиваемых сообщения. В последних ячейках указано количественное соотношение нулей и единиц. Для наглядности выбраны сообщения, состоящие только из единиц (сообщение 1), нулей (сообщение 2), а также сообщение с равномерным распределением (сообщение 3).

Для сравнения, на фиг. 3 показан результат встраивания указанных сообщений известным методом наименьших значащих бит.Темным цветом обозначены модифицированные биты покрывающего объекта и в последней ячейке указано количество модифицированных бит.Видно, что количество модифицированных бит не зависит от характера распределения, а определяется соотношением бит младшего слоя покрывающего объекта и сообщения.

На фиг. 4 показан результат встраивания сообщения в соответствии с предлагаемым способом. В качестве первой компоненты выбран произвольный набор бит, определяемый генератором случайных чисел, и имитирующий биты старших слоев покрывающего объекта. Темным цветом обозначены модифицированные биты младшего битного слоя покрывающего объекта, а их число представлено в предпоследнем столбце. В последнем столбце представлено соотношение нулей и единиц в младшем битном слое после встраивания. Видно, что после встраивания предлагаемым способом распределение младшего битного слоя стало более равномерным, не зависимо от распределения значений сообщения. Таким образом, достигается маскировка сообщения при встраивании.

Извлечение скрываемого сигнала выполняется с помощью обратного стеганографического преобразования. Для извлечения скрываемого сигнала используется следующий алгоритм:

Предлагаемый способ сокрытия информации позволяет более эффективно маскировать сообщение в младшем битном слое в реальном времени и передавать его по линии связи с последующим восстановлением [3, 4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент на изобретение №2262805 Российская федерация, МПК H04L 9/00, Способ стеганографической защиты секретной информации / А.А. Львов, В.П. Свиридов; Опубл. 20.10.2005 Бюл. 29.

2. Грибунин В.Г. Цифровая стеганография / В.Г. Грибунин, И.Н. Оков, И.В. Туринцев. -М.: Солон-Пресс.2002. -272 с.

3. Шакурский В.К. Сжимающие отображения в инвариантных преобразователях и системах стеганографии / В.К. Шакурский, М.В. Шакурский // Монография. Издательство СНЦ РАН, Самара 2014., 159 с.

4. Шакурский М.В. Математические модели двухкомпонентных инвариантных стеганографических систем, использующих различные алгоритмы связи встраиваемых сигналов / М.В. Шакурский// Журнал Вопросы защиты информации №2 (121) Издательство ФГУП «НТЦ оборонного комплекса «Компас» 2018 г. С. 3-8.

Способ относится к области стеганографического преобразования данных. Технический результат заключается в увеличении скрытности передаваемой информации с помощью метода наименьших значащих бит. Технический результат достигается за счет модификации младших бит покрывающего объекта, являющихся битами младших разрядов двоичного представления отсчетов покрывающего объекта, для формирования стеганографического контейнера в младший бит покрывающего объекта встраивается значение, представляющее собой результат функции исключающее ИЛИ, примененной к биту сообщения и биту, выбранному по заданному алгоритму, из старших разрядов двоичного представления отсчета покрывающего объекта, где к старшим разрядам относятся все разряды, кроме младшего. 4 ил.

Способ стеганографической защиты информации, основанный на модификации младших бит покрывающего объекта, являющихся битами младших разрядов двоичного представления отсчетов покрывающего объекта, отличающийся тем, что для формирования стеганографического контейнера в младший бит покрывающего объекта встраивается значение, представляющее собой результат функции исключающее ИЛИ, примененной к биту сообщения и биту, выбранному по заданному алгоритму, из старших разрядов двоичного представления отсчета покрывающего объекта, где к старшим разрядам относятся все разряды кроме младшего; извлечение бита сообщения достигается применением функции исключающего ИЛИ к заданному биту, выбранному из старших разрядов двоичного представления отсчета стеганографического контейнера и младшему биту стеганографического контейнера.