Локалізація області збурень формальних параметрів стеганографічного контейнера для забезпечення стійкості стеганосистеми

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024090024

Ключові слова:

стеганографічна система, стійкість до атак проти вбудованого повідомлення, цифрове зображення, сингулярне число, збурення

Анотація

Ефективність забезпечення захисту інформації в будь-якій галузі критично залежить від теоретичного базису, який покладено в основу використовуваних методів і алгоритмів. Існуючі математичні підходи не усувають повною мірою теоретичні проблеми в інформаційній безпеці, залишаючи актуальною задачу їх удосконалення та подальшого розвитку. На сьогоднішній день одним з найефективніших і найпотужніших засобів захисту інформації є стеганографія. Враховуючи це, метою роботи є підвищення ефективності стеганографічних систем. Під ефективністю стеганосистеми в роботі розуміється оцінка її стійкості до атак проти вбудованого повідомлення, а в якості контейнера розглядається цифрове зображення. Мета роботи досягається шляхом обгрунтування локалізації області збурень формальних параметрів повного набору, що визначає контейнер, в результаті стеганоперетворення: максимальних сингулярних чисел блоків матриці контейнера. Найбільш важливим результатом роботи є отримання достатньої умови забезпечення стійкості стеганоалгоритму до збурних дій, яка практично реалізована в ході розробки стеганоперетворення області сингулярного розкладання матриці контейнера, і дозволила підвищити ефективність стеганосистеми на 57% в порівнянні з прототипом. Отримана достатня умова може ефективно використовуватися для вибору параметрів стеганометоду, що забезпечить порівняно значну стійкість до збурних дій, і апріорно якісної оцінки ступеня нечутливості та зменшення чутливості стеганоповідомлення, що продемонстровано в роботі на прикладах конкретних стеганометодів.

Посилання

  1. В. О. Хорошко, І. М. Павлов, Ю. Я. Бобало, В. Б. Дудикевич, І. Р. Опірський, Л. Т. Пархуць, Проєктування Комплексних Систем Захисту Інформації. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2020.
  2. С. А. Станкевич, О. М. Кондратов, М. І. Герда, О. В. Масленко, Є. Ю. Саприкін, “Ітеративне покращення інфрачервоних зображень у частотній області,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 67, no. 6, pp. 311–322, 2024, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347024070045.
  3. M. V. Honcharov, A. V. Honcharov, “General theoretical foundations of the study of the concept of «information security»,” Anal. Comp. Jurisprud., no. 2, pp. 32–36, 2025, doi: https://doi.org/10.24144/2788-6018.2025.02.2.
  4. A. T. Utapulatov, “The essence and scientific-theoretical foundations of the concept of information security,” EPRA Int. J. Res. Dev., vol. 8, no. 11, pp. 235–238, 2023, doi: https://doi.org/10.36713/epra2016.
  5. C. A. Horne, A. Ahmad, S. A. Maynard, “A theory on information security,” in Australasian Conference on Information Systems (ACIS 2016), 2016, pp. 1–12, uri: https://aisel.aisnet.org/acis2016/87.
  6. А. Стичинська, “Теоретичні основи політики інформаційної безпеки,” Grani, vol. 24, no. 6, pp. 100–108, 2021, doi: https://doi.org/10.15421/172164.
  7. M. Bloch et al., “An overview of information-theoretic security and privacy: metrics, limits and applications,” IEEE J. Sel. Areas Inf. Theory, vol. 2, no. 1, pp. 5–22, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/JSAIT.2021.3062755.
  8. M. Dalal, M. Juneja, “Steganography and steganalysis (in digital forensics): a cybersecurity guide,” Multimed. Tools Appl., vol. 80, no. 4, pp. 5723–5771, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s11042-020-09929-9.
  9. M. Shaharom, K. Tahar, “Multispectral image matching using SIFT and SURF algorithm: a review,” Int. J. Geoinformatics, vol. 19, no. 1, pp. 13–21, 2023, doi: https://doi.org/10.52939/ijg.v19i1.2495.
  10. А. А. Кобозева, В. А. Хорошко, Анализ Информационной Безопасности. Киев: Изд. ГУИКТ, 2009.
  11. B. A. Forouzan, Introduction to Cryptography and Network Security. McGraw Hill, 2008, uri: https://almuhammadi.com/sultan/books_2020/Forouzan.pdf.
  12. J. R. Laracy, T. Marlowe, “Systems theory and information security: foundations for a new educational approach,” Inf. Secur. Educ. J., vol. 5, no. 2, p. 35, 2018, doi: https://doi.org/10.6025/isej/2018/5/2/35-48.
  13. Р. В. Грищук, Теоретичні Основи Моделювання Процесів Нападу На Інформацію Методами Теорій Диференціальних Ігор Та Диференціальних Перетворень. Житомир: Рута, 2010, uri: http://library.kpi.kharkov.ua/files/new_postupleniya/gryshyukteorosn.pdf.
  14. A. A. Kobozeva, I. I. Bobok, A. I. Garbuz, “General principles of integrity checking of digital images and application for steganalysis,” Transp. Telecommun. J., vol. 17, no. 2, pp. 128–137, 2016, doi: https://doi.org/10.1515/ttj-2016-0012.
  15. I. I. Bobok, A. A. Kobozeva, “Development of the theoretical approach based on matrix theory for analyzing the state of information security systems,” Probl. Reg. Energ., no. 3(63), pp. 29–43, 2024, doi: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.3-63.03.
  16. I. I. Bobok, A. A. Kobozeva, “Theoretical foundations of digital content integrity expertise,” Probl. Reg. Energ., vol. 65, no. 1, pp. 105–120, 2025, doi: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.1-65.08.
  17. C. Bergman, J. Davidson, “Unitary embedding for data hiding with the SVD,” in Proc. SPIE 5681, Security, Steganography, and Watermarking of Multimedia Contents, 2005, p. 619, doi: https://doi.org/10.1117/12.587796.
  18. J. W. Demmel, Applied Numerical Linear Algebra. Philadelphia: SIAM, 1997, doi: https://doi.org/10.1137/1.9781611971446.
  19. I. Bobok, A. Kobozieva, S. Sokalsky, “The problem of choosing a steganographic container in conditions of attacks against an embedded message,” Probl. Reg. Energ., no. 4(56), pp. 74–88, 2022, doi: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.4-56.07.
  20. N. Subramanian, O. Elharrouss, S. Al-Maadeed, A. Bouridane, “Image steganography: a review of the recent advances,” IEEE Access, vol. 9, pp. 23409–23423, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3053998.
  21. А. А. Кобозєва, А. В. Соколов, “Стеганографічний метод з кодовим управлінням вбудовуванням інформації на основі багаторівневих кодових слів,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 66, no. 4, pp. 205–222, 2023, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347023040052.
  22. A. Kobozeva, A. Sokolov, “Robust steganographic method with code-controlled information embedding,” Probl. Reg. Energ., no. 4(52), pp. 115–130, 2021, doi: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.4-52.11.
  23. R. C. Gonzalez, R. E. Woods, Digital Image Processing. Hoboken: Pearson, 2007.
  24. T. Gloe, R. Böhme, “The ‘Dresden Image Database’ for benchmarking digital image forensics,” in Proceedings of the 2010 ACM Symposium on Applied Computing, 2010, pp. 1584–1590, doi: https://doi.org/10.1145/1774088.1774427.
  25. M. A. Aslam et al., “Image steganography using least significant bit (LSB) - a systematic literature review,” in 2022 2nd International Conference on Computing and Information Technology (ICCIT), 2022, pp. 32–38, doi: https://doi.org/10.1109/ICCIT52419.2022.9711628.
  26. M. Fateh, M. Rezvani, Y. Irani, “A new method of coding for steganography based on LSB matching revisited,” Secur. Commun. Networks, vol. 2021, pp. 1–15, 2021, doi: https://doi.org/10.1155/2021/6610678.
  27. “NRCS photo gallery.” https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/national/newsroom/multimedia/.
  28. R. Srinivas, S. Panda, “Performance analysis of various filters for image noise removal in different noise environment,” Int. J. Adv. Comput. Res., vol. 3, no. 4, pp. 47–52, 2013, uri: https://accentsjournals.org/PaperDirectory/Journal/IJACR/2013/12/8.pdf.
  29. Г. Ф. Конахович, Д. О. Прогонов, О. Ю. Пузиренко, Комп’ютерна стеганографічна обробка й аналіз мультимедійних даних. Київ: Alex Print Centre, 2018.
Залежність збурень параметрів повного набору СНЧ від їх номеру

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-26 — Оновлено 2024-08-26

Як цитувати

Бобок, І. І., & Кобозєва, А. А. (2024). Локалізація області збурень формальних параметрів стеганографічного контейнера для забезпечення стійкості стеганосистеми. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(8), 452–467. https://doi.org/10.20535/S0021347024090024

Номер

Том 67 № 8 (2024)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка