|
|
@@ -0,0 +1,61 @@
|
|
|
+# Что такое стеганография?
|
|
|
+
|
|
|
+Стеганография — это способ спрятать информацию внутри другой информации или физического объекта так, чтобы её нельзя было обнаружить.
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+За последние годы стеганография прошла путь от простых методов сокрытия информации до сложных алгоритмов, использующих особенности человеческого восприятия. В прошлой статье я разобрал основы стеганографии и методы атак на стегосисистемы, а сегодня расскажу о семи ключевых способах встраивания секретных данных в видеопоток.
|
|
|
+
|
|
|
+Мы детально рассмотрим технические особенности каждого метода: от классической замены наименее значащего бита до современного алгоритма Куттера-Джордана-Боссена.
|
|
|
+
|
|
|
+В статье я представлю математический аппарат для оценки эффективности различных методов, включая формулы расчета пропускной способности и критерии оценки стойкости к атакам. Также поговорим о том, как выбрать оптимальный метод под конкретные задачи.
|
|
|
+
|
|
|
+Материал будет полезен разработчикам систем защиты информации, специалистам по обработке цифровых сигналов и всем, кто интересуется современными методами сокрытия данных в мультимедийном контенте.
|
|
|
+Видеофайлы особенно интересны для стеганографии из-за своей многослойной структуры. Представьте себе видео как многоэтажный дом: на каждом этаже можно спрятать секретную информацию.
|
|
|
+
|
|
|
+В основе видео последовательность кадров — отдельных изображений, которые сменяют друг друга с определенной частотой. К ним добавляется звуковая дорожка, привязанная к временной шкале. Такая структура открывает широкие возможности для сокрытия данных: секретное сообщение можно внедрить как в отдельные кадры, так и в аудиопоток.
|
|
|
+
|
|
|
+Особый интерес представляет работа с видеопотоком в реальном времени. В отличие от записанного видео, здесь появляется дополнительное пространство для маневра — метаданные потока.
|
|
|
+
|
|
|
+Выбор конкретного места для встраивания информации зависит от технического метода, который мы планируем использовать. Давайте подробно рассмотрим каждый метод.
|
|
|
+
|
|
|
+1. Метод замены наименее значащего бита (LSB)
|
|
|
+Метод замены в пространственной области можно сравнить с искусством прятать послание между строк. Представьте, что каждый пиксель изображения (кадра) — это контейнер с информацией. Мы находим пиксели, которые несут минимум важных данных, и аккуратно встраиваем в них наше сообщение. Технически это выглядит как естественный шум в цифровом канале, что делает изменения практически незаметными для человеческого глаза.
|
|
|
+
|
|
|
+Этот метод завоевал популярность благодаря двум ключевым преимуществам: простоте реализации и высокой эффективности. В один файл можно встроить до 20% от размера исходного изображения без значительных потерь качества. Особенно хорошо метод работает с форматами без сжатия, такими как BMP и GIF, где каждый пиксель хранится без компрессии.
|
|
|
+
|
|
|
+2.Метод псевдослучайного интервала
|
|
|
+Представьте, что вы прячете секретное сообщение в огромной библиотеке: вместо того чтобы размещать страницы последовательно, вы распределяете их по разным шкафам в случайном порядке. Именно так работает метод случайного распределения в стеганографии. Система размещает биты секретного сообщения по всему изображению-контейнеру, используя специальный алгоритм псевдослучайного распределения.
|
|
|
+
|
|
|
+Эффективность метода особенно заметна, когда размер скрываемого сообщения значительно меньше объема изображения-контейнера. При этом расстояние между встраиваемыми битами не остается постоянным — оно вычисляется на основе координат предыдущего измененного пикселя. Такой подход значительно усложняет обнаружение скрытого сообщения, поскольку закономерности его размещения неочевидны даже при тщательном анализе.
|
|
|
+
|
|
|
+3.Метод квантования изображения
|
|
|
+Этот способ сокрытия сообщений строится на межпиксельных зависимостях, то есть основан на математическом анализе отношений между соседними пикселями изображения.
|
|
|
+
|
|
|
+Функция{\Theta}(тета), анализирует разницу \varepsilon_i между соседними пикселями c_i и c_{i+1}. Функция преобразует эту разницу в дискретную величину ∆_i, что математически выражается формулой \Delta_i = \Theta(c_i - c_{i+1}). При таком преобразовании неизбежно возникает погрешность квантования δ_i = ∆_i - ε_i, поскольку мы переводим действительное число в целое. Однако для сильно коррелированных сигналов эта погрешность практически незаметна (δ_i ≈ 0).
|
|
|
+
|
|
|
+Процесс сокрытия информации напоминает тонкую настройку музыкального инструмента. Мы используем специальную таблицу — стеганоключ, где каждому значению ∆_i соответствует определенный бит. При внедрении i-го бита сообщения система анализирует текущую разницу ∆_i. Если соответствующий ей бит b_i не совпадает с битом, который мы хотим скрыть, происходит корректировка: ∆_i заменяется ближайшим подходящим значением ∆_j. После этого система аккуратно подстраивает значения исходных пикселей для соответствия новой разности.
|
|
|
+
|
|
|
+Извлечение скрытого сообщения происходит элегантно: система вычисляет разницу ∆_i между пикселями и определяет соответствующий ей бит b_i по той же таблице стеганоключа.
|
|
|
+
|
|
|
+4.Метод Куттера-Джордана-Боссена
|
|
|
+В 1998 году группа исследователей — Мартин Куттер, Фредерик Джордан и Франк Боссен — совершила прорыв в области цифровой стеганографии. Они разработали метод, который использует особенности человеческого зрения для сокрытия информации в цифровых изображениях. В основе их подхода лежит глубокое понимание физиологии зрительного восприятия и архитектуры RGB-кодирования цветных изображений.
|
|
|
+
|
|
|
+Исследователи обнаружили, что синий цветовой канал идеально подходит для встраивания скрытых данных. Этот выбор не случаен: человеческий глаз различает синие оттенки значительно хуже, чем красные или зеленые. Такая особенность нашего зрения, сформировавшаяся в ходе эволюции, позволяет вносить изменения в синий канал изображения без заметного влияния на его визуальное восприятие.
|
|
|
+
|
|
|
+5.LSB-метод на аудиодорожке потокового видео
|
|
|
+У человеческого уха тоже есть свои слепые или, точнее говоря, глухие зоны. Эта особенность позволяет незаметно модифицировать звуковой сигнал: замена пикового значения амплитуды со 50 на 51 или 50,5 дБ остается незаметной для слушателя. Непрерывно меняя значение амплитуды, можно закодировать 1 бит информации. При дискретизации, например, 2 кГц (что немного по современным меркам) получится передать 2 кБ секретного сообщения за одну секунду звучания аудиофайла. Кстати, подобный прием уже используется для сжатия аудио в формате MP3.
|
|
|
+
|
|
|
+6.Метод квантования аудиодорожки в потоковом видео
|
|
|
+Это еще один способ встраивания секретной информации в аудиофайлы. Он основан на сравнении двух аудиодорожек: эталонной, содержащей оригинальный сигнал, и модифицированной, в которой скрывается секретное сообщение.
|
|
|
+
|
|
|
+Этот метод концептуально связан с техникой квантования, но имеет существенные технические особенности. При внедрении сообщения используются специфические значения амплитуд для определенных частот, как в таблице ниже. Частотные характеристики выступают в роли стеганографического ключа, обеспечивая дополнительный уровень защиты скрытой информации.
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+После извлечения информации адресат получит значение 10110100. То есть был передан байт информации при плотности сообщения 2 кГц, как рассматривалось ранее. Выходит, с помощью этого метода удается передать 1 килобайт информации за 4 секунды звучания двух дорожек одновременно.
|
|
|
+
|
|
|
+Источники:
|
|
|
+1) https://www.anti-malware.ru/analytics/Threats_Analysis/Steganography-Cyber-Attacks
|
|
|
+2) https://habr.com/ru/companies/bastion/articles/882522/
|
|
|
+
|
ypv
