АЛГОРИТМ СКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ В БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ CPTE Чан Тхюи Зунг Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 Научный руководитель: Мартынова Ю.А. Введение Информация является одним из ценнейших предметов современной жизни. Получение доступа к ней с появлением глобальных компьютерных сетей стало невероятно простым. В то же время, легкость и скорость такого доступа значительно повысили и угрозу нарушения безопасности данных при отсутствии мер относительно их защиты, а именно – угрозу несанкционированного доступа к информации. Поэтому проблема разработки, совершенствования и применения методов защиты информации в процессе её хранения и передачи на сегодняшний день является одной из наиболее актуальных. В современных системах защиты информации огромную роль играют не только методы криптографии, но и методы стеганографии. Если классическая задача криптографии состоит в том, чтобы скрыть от третьих лиц содержание сообщения, то классическая задача стеганографии – скрыть сам факт передачи сообщения. Указанная задача стеганографии решается посредством внедрения сообщений в безобидные на вид объекты данных, называемые контейнерами, передача которых является обычным делом и не вызывает подозрений. Также существует ряд других актуальных задач, которые принадлежат стеганографии, например, защита авторских прав, которая также базируется на внедрении в авторские цифровые документы скрытых сообщений, идентифицирующих автора или законных получателей. Один из наиболее активно используемых и исследуемых видов контейнеров – это цифровые изображения. Такие контейнеры обладают рядом преимуществ: заранее известный относительно большой размер цифрового представления изображения; наличие в большинстве изображений областей с шумовой структурой; слабая чувствительность человеческого зрения к незначительным изменениям яркости и контраста изображения. Все это позволяет внедрять в изображение достаточно большой объем скрытых данных. Во многих работах рассматриваются растровые изображения, использующие неискажающие методы сжатия (BMP, TIFF, PNG, PCX, TGA, PGM). Внедрение в такие изображения происходит непосредственно в матрицу растровых данных. Кроме того, большинство подходов, как к внедрению, так и к анализу, с учетом некоторых доработок оказываются применимыми к другим типам контейнеров, таких как JPEG, WAW, AVI и другим. Алгоритм скрытия информации в бинарном изображении СРТE Рассмотрим исходные данные: 1. Бинарная матрица F= (Fij)m*n 2. Бинарная ключевая матрица K (m * n) : (Kij)m*n 3. Матрица весов m x n :(Wij)m*n 4. b - последовательность битов, которые необходимо скрыть в матрице F. b имеет только r битов и r= [log2(mn)] Здесь в матрице W любое значение в множестве {1,2,......., 2𝑟 -1) должно появиться хотя бы 1 раз и это множество значений для элементов матрицы W. В результате сокрытия информации выходными данными являются: Матрица F' сокрытой информацией ,которая удовлетворяет условиям : SUM ((F xor K)*W) mod 2r = b Содержание алгоритма 1. Шаг 1 : Вычислим матрицу: T= F (xor) K и r= [log2(mn)]. 𝑛 𝑟+1 2. Шаг 2 : S= ∑𝑚 . Поэтому : 0 < S < 2𝑟+1 − 1. 𝑖=1 ∑𝑗=1 𝑇 ∗ 𝑀 𝑚𝑜𝑑 2 3. Шаг 3:Вычислим α = b - 𝑚𝑜𝑑 2𝑟+1 . Допустим Sα – множество ячеек, хранящих скрытые биты. После перемещения некоторых битов в F, значение S увеличивает на α. Находим матрицу : Sα = {Fij | (Tij = 0,Wij = α ) если 1 ≤ α ≤ 2r или Sα = {(Fij )| {Tij = 1,Wij =2𝑟+1 − α } если 2r < α ≤ 2r+1-1 или Sα = {(Fij )| { Wij = α } если α =2r. 4. Шаг 4: В процессе нахождения, будет 3 случая: - Если S=b, то не надо перемещать местами биты в матрице. - Если α≠0 и Sα ≠ 0, то перемещается бит на любое место и алгоритм кончивается. - Если α≠0 и Sα = ∅, переходим на следующий шаг. 5. Шаг 5: Находим наименьшее целое число h>1. После перемещения любого бита, алгоритм кончивается. Например : программы выполняются по алгоритмам - Зададим b=001010000001. Выполняем задачу: спрятать B внутри F. Поступим так: разделим F на 4 матрицы размером 4х4. Отсюда следует r<=4. Выбираем r=3, тогда можем скрыть 12 битов. Используем алгоритм CPT, получаем: - Вычислим F1: если SUM ((F1 xor K ) * W)= 0 (mod 8) , то увеличивает F1 на 1, так как скрытые данные в F1 – 001. Рис.1-Бинарная матрица Рис.2 - Бинарная ключевая матрица иматрица весов. Если [F1 xor K] 2,4 =0 và [W] 2,4 =1, перемещаем ячейки в [F1] 2,4. Выполняем далее, получаем результаты как на рис 3. Рис.3-Матрица содержит информацию. Программы выполняются по алгоритмам CTPE. Интерфейс программ прост – он разделяется на: загрузка изображений, отображение информации об изображении, выбор скрытия или раскрытия информации, поле для ввода текста.( Рис.4). Рис.4- Интерфейс программы. Выбираем файл, затем нажмем "Скрытие информации". Получаем изображение со скрытыми данными. Ниже представляются результаты выполнения программы. Рис.5-Исходное изображении. Рис.6- Результат. Заключение Данный алгоритм требует использования ключа К для сокрытия информации и используется ряд условий, которые необходимы для выполнения операции побитового отрицания. Согласно этим условиям, если все пиксели какой-то части исходного изображения являются белыми, либо черными, то данную часть изображения нельзя использовать для сокрытия информации. Главной целью алгоритм является перемещение не более 2 битов. Важнейший результат – матрица m*n может спрятать максимум [log2(mn)] битов с высокой безопасностью. Литературы 1. http://vi.wikipedia.org/wiki/BMP 2. http://ru.scribd.com/doc/101835993/21/алгоритм%E1%BA%ADt-toan gi%E1%BA%A5u-tin-Chen-Pan-Tseng.