Грибунин В. Г., Костюков В. Е., Мартынов А. П., Николаев Д. Б., Фомченко В. Н. - Стеганографические системы. Цифровые водяные знаки: Учеб.-метод. пособие [2016, PDF, RUS]

Примеры страниц

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1. Стеганоанализ файлов изображений и видео . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1. Классификация методов стеганоанализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Стеганоанализ наменьших значащих бит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1. Визуальные атаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2. Использование для стеганоанализа статистики хи-квадрат . . . . . 12
1.2.3. Использование для стеганоанализа функции
искажение-скорость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
1.2.4. Использование для стеганоанализа НЗБ статистики пар
значений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.2.5. Использование для стеганоанализа НЗБ вейвлет-декомпозиции . 20
1.2.6. Стеганоанализ НЗБ на основе статистики числа переходов . . . . . 24
1.2.7. Стеганоанализ НЗБ на основе статистики длин битовых серий . . 25
1.3. Подходы универсального стеганоанализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.3.1. Критерии информативности системы признаков . . . . . . . . . . . . . . 26
1.3.2. Построение классификатора признаков. Описание алгоритма
SVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
1.4. Стеганоанализ изображений формата JPEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.4.1. Методы стеганоанализа, использующие характеристики качест-
ва изображений и классификацию SVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
1.4.2. Методы стеганоанализа, использующие дифференциальные ха-
рактеристики коэффициентов ДКП и классификацию SVM . . . .45
1.4.3. Дискриминантный метод стеганоанализа, использующийся
в программном обеспечении Stegdetect 0.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
1.5. Стеганоанализ видео . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.6. Программное обеспечение стеганоанализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Вопросы для самопроверки к разделу 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2. Скрытие информации в файлах изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.1. Алгоритмы J-steg, Hide and Seek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.2. Алгоритм F5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3. Алгоритмы модификации НЗБ. Стохастическая модуляция . . . . . . . . . 62
2.4. Алгоритм OutGuess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.5. Алгоритм HUGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.6. Матричное кодирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Вопросы для самопроверки к разделу 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3. Анализ основных способов разрушения ЦВЗ, в том числе с использо-
ванием аффинных преобразований над мультимедийными данными,
содержащими ЦВЗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
3.1. Основные способы удаления ЦВЗ из изображения . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1.1. Способы удаления ЦВЗ без анализа стего . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1.2. Способы удаления ЦВЗ на основе анализа стего . . . . . . . . . . . . . . 83
3.2. Геометрические атаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2.1. Описание геометрических атак . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2.2. Аффинные преобразования изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3. Анализ способов искажения ЦВЗ в аудиосигналах . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.3.1. Используемые обозначения и классификация атак . . . . . . . . . 96
3.3.2. Атаки, работающие во временной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.3.3. Описание атак, работающих в частотной области . . . . . . . . . . . . . 103
3.3.4. Атаки, ориентированные на удаление ЦВЗ из файлов, содержа-
щих аудиоинформацию в сжатом виде . . . . . . . . . . . . .107
3.3.5. Атаки, ориентированные на конкретный тип стегоалгоритмов . . 108
3.3.6. Обзор используемых психоакустических моделей системы
слуха человека для подстройки атак . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
3.3.7. Подходы к подстройке атак в соответствии с системой
восприятия звука человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
Вопросы для самопроверки к разделу 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4. Методы повышения помехоустойчивости внедрения ЦВЗ . . . . . . . . . . . 114
4.1. Обзор методов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.2. Обзор алгоритмов ЦВЗ изображений, устойчивых к геометрическим
атакам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
4.2.1. Общее описание подходов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.2.2. Анализ стегоалгоритма на основе лог-полярных преобразова-
ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
4.2.3. Анализ стегоалгоритма на основе деформируемой сетки . . . . . . . 133
Вопросы для самопроверки к разделу 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5. Идентификация цифровых фотоаппаратов по аппаратурно-уникаль-
ным признакам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
5.1. Формирование цифрового изображения внутри цифрового фотоаппа-
рата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
5.1.1. Оптическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.1.2. Электронная система цифрового фотоаппарата. Сенсор с цвето-
фильтрами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
5.1.3. Электронная система ЦФ. Интерполяция цветов . . . . . . . . . . . . . 144
5.1.4. Типовые операции тракта цифровой обработки изображений
в цифровом фотоаппарате . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
5.1.5. Особенности форматов изображений, регистрируемых цифровым
фотоаппаратом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
5.2. Основные подходы к идентификации моделей ЦФ по ЦИ . . . . . . . . . . 148
5.3. Основные подходы к идентификации конкретных экземпляров ЦФ
по ЦИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
Вопросы для самопроверки к разделу 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6. Методы борьбы с подделками изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.1. Подделки изображений как средство информационного противобор-
ства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
6.2. Методы обнаружения подделок копированием-удалением . . . . . . . . . . 158
6.2.1. Метод полного перебора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.2.2. Автокорреляционный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.2.3. Обнаружение подделки удалением-копированием путем поблоч-
ного сравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161
6.3. Самокорректирующиеся изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.3.1. Первый метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.3.2. Второй метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.3.3. Результаты экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Вопросы для самопроверки к разделу 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
7. Известные исследовательские проекты в области ЦВЗ . . . . . . . . . . . . . . 177
7.1. Проект CNIT – национального межуниверситетского консорциума по
телекоммуникациям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177
7.2. Проект GAUSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.3. Деятельность UNIGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.4. Проект – Certification for Watermarking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.5. Проект WAVILA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.6. Изданные за рубежом книги по технологиям цифровых водяных
знаков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
Вопросы для самопроверки к разделу 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Ответы на вопросы для самопроверки к разделу 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202