Симониченко Я.А.

Національний авіаційний університет, Україна

ВИЯВЛЕННЯ СТЕГАНОГРАФІЧНИХ КАНАЛІВ ПЕРЕДАЧІ
ІНФОРМАЦІЇ

Вступ. Широке використання інформаційних технологій в діяльності держави та житті сучасної людини, призвело до необхідності забезпечення інформаційної безпеки та захисту інформації в інформаційному просторі [1]. Однією з сучасних технологій, що використовується для вирішення даного питання є стеганографія. Реалізація вищезазначеної технології приховування інформації може виконуватися з метою організації захисту інформації або з метою організації прихованого витоку цінної інформації, з використання діючих інформаційних систем, як на рівні державних установ та підприємств, так і громадянина.

Постановка задачі. Реалізація методів стеганографічного захисту призводить до створення спеціальних стеганографічних систем. Під стеганографічною системою слід розуміти об'єднання методів і засобів, які використовуються для створення прихованого каналу передачі інформації [2]. Найчастіше, з огляду на функціонал сучасного стеганографіного програмного забезпечення, прихованою інформацією є текстове повідомлення, а в якості контейнера використовується цифрове зображення. Для виявлення вищезазначеного каналу передачі інформації та факту наявності прихованого текстового повідомлення в зображенні можуть використовуватися методи стеганографічного аналізу.

Метою даної статті є запропонування методу виявлення та перевірки наявності прихованих каналів передачі інформації на базі цифрового зображення шляхом порівняння розподілу кількості 1-х бітів в умовних блоках бітових площин колірних компонентів зображення та кодів символів текстового повідомлення при їх двійковому представленні.

Виявлення стеганографічних каналів передачі інформації. З огляду на те, що в якості прихованої інформації використовується текстове повідомлення, було проведено аналіз розподілу кількості 1-х бітів (далі - РКБ) для кодів символів тексту англійської мови. Для реалізації даного дослідження було виконано такі дії: виконано представлення кожного символу кожного повідомлення у відповідний двійковий код (по 8 бітів); виконано розбиття утвореного бітового представлення на блоки, що відповідають бітовим розрядом кожного двійкового представлення (від 0 до 7); виконано підрахунок кількості бітів із значенням «1» у кожному бітовому блоці. В якості тексту було обрано чотири повідомлення англійською мовою довжиною 1571, 2487, 4093 та 5433 символів та виконано дослідження вищезазначеного розподілу (рис.1), де 0..7 - це номер бітового блоку.

Рис.1. Представлення РКБ повідомлень англійською мовою

Після аналізу результатів досліджень РКБ, можна зробити висновок про наявність характерних максимальних та мінімальних кількостей 1-х бітів в бітових блоках, що відповідають розрядам двійкових кодів відповідних символів: для повідомлення англійського тексту є зменшення кількості 1-х бітів в такій послідовності: 5, 6, 2, 0, 1, 3, 4 та 7. Таким чином, при аналізі кожних 4-х повідомлень відповідних текстів дана властивість зберігається.

Для дослідження методу виявлення стеганографічних каналів передачі інформації було використано 24-х бітове растрове зображення BMP-формату, оскільки він є оптимальнішим форматом при виконанні стеганоперетворення [3]. Безпосереднє вбудовування текстового повідомлення в зображення виконувалось методом модифікації молодшого біту в компоненті синього кольору при використанні колірної моделі RGB. Ступінь модифікації контейнера становив 8% та 32%. Для дослідження було виконано наступні дії: виконано перетворення матриці компоненти синього кольору зображення в вектор-стовпець та переведено значення вектора у двійковий код; виконано розбиття кожного стовпчика бітової площини на вісім умовних блоків, що утворені шляхом підрахунку 1-х бітів наступним чином: кожний умовний блок (0…7), розміром 1х8, містить значення кількості 1-х бітів відповідного стовпчика матриці двійкового представлення (0…7) із кроком зсуву «+8»: для 0-го блоку 0-ї бітової площини – елементи з індексами рядків 0, 8, 16, 24…; для 1-го блоку 0-ї бітової площини – елементи з індексами рядків 1, 9, 17, 25… і т.д.; отримано матрицю умовних блоків (далі - МУБ), розміром 8х8, стовпці якої відповідають номеру бітової площини компоненти зображення, а рядки – номеру умовного блоку із підрахунком розподілу кількості 1-х бітів у кожному блоці. Графічне представлення значень утвореної матриці умовних блоків на рис.2, де 0..7 - це номер умовного блоку відповідної бітової площини.

Як можна побачити із графічного представлення утворених матриць, наявні зміни у бітовій площині молодшого біту зображення із 8% заповненням, оскільки значення РКБ в даних умовних блоках змінюється, приблизно, в межах від 21000 до 24000. Значення інших умовних блоків бітових площин з індексами від 1 до 7 відносно рівномірне: для 1-го умовного блоку, приблизно, в межах 24000; для 2-го блоку – 25000; для 3-го блоку – 25000 і т.д. Виконаємо графічне відображення значень аналогічно утворених МУБ вищеописаним методом для зображення із 32% заповненням (рис.3). Значення РКБ в умовних блоках бітової площини молодшого біту синьої компоненти зображення із 32% заповненням змінюється, приблизно, в межах від 15000 до 26000. Таким чином, при підвищенні заповнення синьої компоненти зображення, виконується підвищення розмаху значень РБК в МУБ бітових площин зображення. Це свідчить про можливий факт використання стеганографічного перетворення в колірних компонентах зображення, що надає можливість зробити висновок про можливу наявність в даному зображенні прихованого текстового повідомлення, оскільки наявна властивість розподілу РБК для англійського повідомлення.

Таким чином, була виявлена наявність прихованого повідомлення в бітових площинах молодших бітів синіх компонент наявних зображень із 8% та 32% заповненням, що свідчить про можливу наявність прихованого каналу передачі інформації.

Рис.2. Відображення значень МУБ для зображення із 8% заповненням

Рис.3. Відображення значень МУБ для зображення із 32% заповненням

Висновок. Запропонований метод виявлення наявності стеганографічних каналів передачі інформації дає можливість дослідження зображення на наявність прихованого текстового повідомлення, вбудованого методом модифікації молодшого біту колірної компоненти моделі RGB. Виявлення наявності прихованої інформації в зображенні виконується шляхом порівняння РКБ МУБ бітових площин колірних компонентів зображення та кодів символів повідомлення при їх двійковому представленні.

Література:

1. Юдін О. К. Інформаційна безпека держави / О. К. Юдін, В. М. Богуш. – К. : Консум, 2005. – 576 с.
2. Юдін О. К. Удосконалення стеганографічних методів на базі аналізу колірних моделей зображення / О. К. Юдін, Я. А. Симониченко // Наукоємні технології. – 2012. – №1 (13). – С. 70-75.
3. Конахович Г. Ф. Компьютерная стеганография. Теория и практика / Г. Ф. Конахович, А. Ю. Пузыренко. — К. : МК-Пресс, 2006. — 288 с.