1. INTRODUCERE ÎN STEGANOGRAFIA AUDIO
Cuvântul steganografie provine din cuvintele grecești: "steganos", care înseamnă literalmente "ascunde" sau "secret" și "grafie", ceea ce înseamnă "scriere" sau "desen". Prin urmare, steganografia este arta ascunderii informațiilor secrete într-un fișier astfel încât numai expeditorul și receptorul să știe despre disponibilitatea sa. Informațiile confidențiale sunt codificate astfel încât însăși existența mesajului este reținută.
Scopul principal al steganografiei este schimbul sigur de date într-o manieră inconștientă, care neagă însăși existența mesajelor secrete. Dacă metoda steganografiei provoacă suspiciune în cineva, atunci această metodă trebuie considerată nereușită.
Modelul de bază al steganografiei audio constă dintr-un mediu (fișier audio), un mesaj și o parolă. Un transportator este un fișier care ascunde sau ascunde informații secrete. Modelul steganografic este prezentat în Fig. Mesajul este datele pe care expeditorul dorește să le păstreze în secret. Întrucât mesajul transmis poate acționa text simplu, imagine, audio și alte tipuri de fișiere. Parola simbolizează cheia, știind care, destinatarul va putea decoda mesajul din fișier. Un fișier media cu informații confidențiale se numește stegofil.
Figura 1. Modelul steganografic.
Procesul de ascundere a informațiilor constă în următoarele două etape:
- Identificarea biților redundanți în fișierul de transport. Bitele excesive sunt acele biți care pot fi modificate fără a afecta calitatea sau integritatea fișierului media.
- Bitii redundanți din fișierul purtător sunt înlocuiți cu biți de informații secrete.
2. ABORDARI DE BAZĂ ÎN STEGANOGROFIA AUDIO
Una dintre cele mai comune metode este LSB (cel mai puțin semnificativ, LSB) algoritmul, care înlocuiește biții cei mai puțin semnificativi din fișierul purtător de octeți pentru a ascunde secvența de octeți care conțin date ascunse. Aceasta este de obicei eficientă atunci când înlocuirea bitului minor nu duce la o deteriorare semnificativă a calității.
De exemplu, există o imagine pe 8 biți în tonuri de gri. 00h (00000000b), ceea ce înseamnă negru, FFh (11111111b) - alb. Există un total de 256 gradări (2 8). Să presupunem că mesajul este format din 1 byte - de exemplu, 01101011b. Dacă utilizați cei doi biți cei mai puțin semnificativi în descrierile pixelilor, aveți nevoie de 4 pixeli. Să spunem că sunt negri. Apoi, pixelii care conțin un mesaj ascuns, ar arăta după cum urmează: 00000001 00000010 00000010 00000011. Apoi, pixel schimbare de culoare: primul - la 1/255, al doilea și al treilea - al patrulea și la 2/255 - 3/255 în. Astfel de gradări, nu numai că sunt aproape invizibile pentru oameni, nu pot fi afișate deloc când se utilizează dispozitive de ieșire de calitate scăzută.
Metodele LSB sunt instabile pentru toate tipurile de atacuri și pot fi utilizate numai în absența zgomotului în legătura de date.
2.2. CODING FREQUENT
Chiar și codarea este unul dintre cele mai fiabile moduri de steganografie audio. În loc să împartă semnalul în probe separate, această metodă împarte semnalul în părți separate și integrează fiecare bit al mesajului secret într-un bit uniform. Dacă un bit uniform în zona selectată nu trebuie codificat într-un bit secret, atunci procesul inversează bitul de ordine scăzut al unuia dintre eșantioanele din această regiune. Figura 2 prezintă procedura pentru această codificare.
2.3. FIZICĂ CODING
Metoda de codificare a fazelor funcționează prin înlocuirea fazei segmentului audio original cu o fază de referință, care reprezintă informații clasificate. Segmentele de fază rămase sunt ajustate pentru a menține o anumită fază între segmente. Din punct de vedere al raportului semnal-zgomot, codificarea fazei este una dintre cele mai eficiente metode de codare. Atunci când există o schimbare clară în relația de fază dintre fiecare componentă de frecvență, zgomotul devine vizibil. Cu toate acestea, dacă faza nu este modificată prea mult, atunci urechea umană nu recunoaște nicio modificare. Pe baza acestui fapt, se poate spune că această metodă se bazează pe faptul că modificările aduse fișierului audio vor fi invizibile pentru auzul uman.
Codarea fazelor include următorii pași:
- Împărțiți semnalul audio original în segmente mai mici, astfel încât lungimea totală să fie egală cu lungimea mesajului;
- O matrice de faze este creată utilizând o transformare Fourier discretă;
- Se calculează diferența de fază dintre segmentele adiacente;
- Datorită faptului că schimbările de fază între două segmente adiacente pot fi ușor detectate, diferențele de fază trebuie să fie menținute în semnalul stegonal. Prin urmare, mesajul secret este încorporat numai în faza primului segment:
- Folosind o nouă fază a primului segment, se creează o nouă matrice de faze și diferențele dintre ele;
- Semnalul audio este restabilit prin aplicarea unei transformări inverse discrete Fourier utilizând noua matrice și matricea originală de valori, după care segmentele audio sunt împerecheate.
Destinatarul trebuie să cunoască lungimea segmentului pentru a extrage mesajul secret din fișierul audio. După aceasta, destinatarul poate extrage informații sensibile utilizând o transformare Fourier discretă.
2.4. METODĂ SPECTRĂ EXPANSATĂ
În steganografia audio, metoda spectrului împrăștiat încearcă să transmită informații sensibile în spectrul frecvențelor semnalului audio. Această metodă este oarecum similară cu metoda LSB, care transmite biți de mesaje aleatoriu în întregul fișier audio. Cu toate acestea, spre deosebire de metoda LSB, metoda spectrului împrăștiat distribuie informații sensibile pe spectrul de frecvență al fișierului audio utilizând un cod care este independent de semnalul real. Ca rezultat, semnalul final ocupă o lățime de bandă care este mai mare decât dimensiunea necesară de transmisie.
Metoda spectrului de răspândire poate contribui la îmbunătățirea performanțelor față de metodele LSB, faza și chiar codificări prin rata modestă a datelor și stabilitate ridicată. Cu toate acestea, metoda spectrului împrăștiat are un dezavantaj semnificativ - poate introduce zgomot în fișierul audio. Schema metodei din Fig.
Figura 4. Schema de funcționare a metodei spectrului de dispersie.
Această metodă încorporează informații secrete într-un fișier sonor, introducând un ecou într-un semnal discret. Principalele avantaje ale metodei ecou sunt viteza mare de transfer de date și, de asemenea, creșterea stabilității în comparație cu alte metode. Dacă numai un ecou poate fi extras din semnalul sursă, poate fi codificat doar un singur bit de informații secrete. Prin urmare, înainte de începerea procesului de codificare, semnalul original este împărțit în blocuri. După codare, blocurile sunt combinate pentru a forma semnalul final de ieșire.
Dezavantajele majore ale folosind metode cum ar fi răspândirea ecoului de codificare a spectrului și de paritate sunt că acestea introduc zgomot în fișierul audio, care poate fi destul de vizibile pentru urechea umană, și, de asemenea, fiabilitatea acestor metode este discutabilă.
Codarea fazelor are un dezavantaj major, care este rata scăzută a datelor, deoarece mesajul secret este codificat numai pe primul segment de semnal. Prin urmare, această metodă este utilizată numai atunci când se transmite o cantitate mică de date.
Dintre metodele steganografice sugerate mai sus, metoda cea mai puțin semnificativă sau LSB este cea mai simplă metodă pentru încorporarea informațiilor secrete. LSB metodă vă permite să codifica cantități mari de date într-un fișier audio, oferă un nivel mai ridicat de siguranță în comparație cu alte metode, este o metodă eficientă pentru ascunderea informațiilor sensibile de intruși și garantează dimensiunea fișierului constantă chiar și după codificare și este potrivit pentru orice tip de formate de fișiere audio.