Выпускная работа по «Основам информационных технологий»

Критерии эффективности в стеганографии изображений.

Под термином «эффективность» в стеганографии будем понимать возможность решения с помощью цифровых изображений основных задач стеганографии: быстро и скрытно передавать большие объемы информации. Существует очень большое количество факторов, влияющих на эффективность стеганографии цифровых изображений.
Среди этих факторов можно выделить группу технических критериев эффективности, которые поддаются строгому математическому описанию и имеют некоторый набор численных характеристик. В качестве примера такого критерия можно привести отношение максимального размера встраиваемого сообщения, не приводящего к искажению изображения, к размеру самого контейнера.
С другой стороны, существуют критерии эффективности, не поддающиеся техническому описанию, но по-прежнему играющие исключительную роль в формировании понятия «эффективность». Рассматривая несколько графических форматов, можно утверждать, что применять один из них эффективнее, чем другой. Причиной для этого может являться то, что один из форматов имеет гораздо большее распространение (в том числе, в сети Интернет), чем остальные. Более того, использование некоторых форматов для нетипичных для них целей само по себе может быть подозрительным и провоцировать атаки. Например, выложенные на сайт в сети Интернет фотографии друзей в формате BMP (имеющие размер порядка нескольких мегабайт) определенно вызовут подозрение у посетителей (ведь современные алгоритмы сжатия позволяют сжимать фотографии в 20-30 раз с приемлемой потерей качества). К тому же, для некоторых форматов (например, упомянутый выше формат BMP) разработан широчайший спектр методов и инструментов стеганоанализа, и эти форматы являются более уязвимыми, а значит и менее эффективными с точки зрения стеганографии.
Проанализируем наиболее важные критерии эффективности применения цифровых изображений в стеганографии.
1. Скрытность или стеганографическая стойкость. Удовлетворение требованию скрытности является обязательным для абсолютно любой стеганосистемы. В применении к графической стеганосистеме, стойкость связана с изменениями (искажениями), вносимыми в исходное изображение при встраивании сообщения. Требование стойкости считается невыполненным, если изображение поддается атаке посредством простого визуального анализа. Такая стеганосистема обладает крайне низкой эффективностью и не может найти практического применения, так как не соответствует минимальному уровню безопасности (Рис. 2).

Рис.2. Результат работы алгоритма, не отвечающего требованиям стойкости.
1 – исходное изображение, 2- изображение со встроенным сообщением.
Как правило, при создании стеганографических алгоритмов, наибольший объем исследований связан именно с обеспечением скрытности. Производятся эксперименты, позволяющие установить, как изменение той или иной части файла-контейнера влияет на результирующее изображение. Стойкость стеганоалгоритма в значительной степени определяется размерами встраиваемого сообщения.