Реализация встраивания цифрового водяного знака в звуковые файлы методом эхо-сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?то через 1 ? или 0 ? секунд после исходного сигнала (рис. 1.16). Правило декодирования основано на определении промежутка времени между исходным сигналом и всплеском автокорреляции.
При декодировании "единица" принимается, если значение автокорреляционной функции через 1 ? секунд больше чем через 0 ? секунд, в противном случае - "нуль".
Рисунок 1.16 - Поведение автокорреляционной функции при различной внедренной информации
По исследованиям В. Бендера и Н. Моримото данная схема позволяет внедрять 16 бит в одну секунду аудиозаписи незаметно, без потери ее качества.
Некоторое сравнение уже производилось такими авторами, как Конахович и Пузыренко [7], приведем сводную таблицу некоторых характеристик (табл. 1.1)
Используя описания данные в предыдущем разделе можно сделать сравнение по некоторым характеристикам позволяющее сделать выбор в пользу того или иного метода встраивание информации.
Необходимо заметить, что метод встраивания в наименее значимый бит не был рассмотрен ввиду его слабой защищенности ко всем видам атак.
Таблица 1.1 - Показатели звукового искажения в случае скрытия данных в аудиосреде
Название показателя искаженияОригиналМетоды скрытия данных в аудиосредеНЗБ (ПС интервал)Фазовое кодированиеРасширение спектраЭхо-кодированиеМаксимальная разность, MD0111241482963Средняя абсолютная разность, AD03.24410-315.29814.321572.093Нормированная средняя абсолютная разность, NAD02.62510-60.0120.0120.5Среднеквадратическая ошибка, MSE00.0032.657103956.7427.640105Нормированная среднеквадратическая ошибка, NMSE09.40210-107.70210-42.77310-40.250Lp-норма, p=200.05751.55130.931874.01Отношение "сигнал/шум", SNR?1.0641091.2981033.6061034.006Максимальное отношение "сигнал/шум", PSNR?1.17710101.4371043.99210445.968Продолжение таблицы 1.1
Качество звучания, AF1?10.9992300.9997230.750371Нормированная взаимная корреляция, NC1?10.9996150.9998061.255078Качество корреляции, CQ2.79210-32.7921032.7901032.7911033.355103Структурное содержание, SC1?1?11.0001100.568251Общее сигма-отношение "сигнал/шум", GSSNR?1.15210141.5110203.2791089.377Сигма-отношение "сигнал/шум", SSNR?140.6201.885.29.721Отношение "сигма/ошибка", SER?1.0641091.2981033.6061034.006Подобие гистограмм, HS0240138541470815548
В связи с тем, что скрытие данных методами расширения спектра и кодирования фаз используют данные об участках искажений, как ключевые, которые могут быть определены опытным специалистом, использование этих методов не совсем безопасно.
Использование времени задержки, как ключевые данные, в методе эхо-сигналов в связке с данными об участках, в которых скрыта информация, может быть более эффективна и более защищена даже для специалистов.
Если оценивать методы со стороны пропускной способности, то при определенных качествах контейнера, кодирование фазы в 2 раза выигрывает у эхо-сигналов. Необходимо произвести исследования в этом направлении для увеличения пропускной способности метода эхо-сигналов.
Можно произвести расчет вместительности звукового файла среднего размера (продолжительности) - 3минуты:
* 3 * 60 = 2880 бит = 360 байт(1.9)
Учитывая тенденции развития информационных технологий и увеличения объемов информации, которые требуется передавать, это очень мало. Даже спрятанная в носке карточка micro SD потенциально лучшее решение для передачи информации. Единственный минус, что карточку не передашь по почте.
Именно в связи с этим требуется плотное изучение различных методов увеличение пропускной способности метода эхо-сигналов.
Подводя итоги раздела можно смело сказать, что использование метода встраивания информации в звуковые файлы, используя преобразования эхо-сигналов, подходит для защиты аудио файлов цифровыми водяными знаками. Устойчивость к амплитудным и частотным атакам позволяет обойти остальные, неустойчивые к этим атакам, методы.
2 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЭХО-СИГНАЛОВ ПРИ
ВСТРАИВАНИИ В АУДИО ФАЙЛЫ
.1 Исследования влияния времени задержки эхо-сигнала на
эффективность стеганографической защиты информации
Для того чтобы провести исследования влияния времени задержки эхо-сигнала на эффективность стеганографической защиты информации в полной, или, хотя бы, в приближении к полной, мере, необходимо собрать достаточное количество, различных по качеству, контейнеров. Список принятых для исследования файлов можно посмотреть в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Список аудиофайлов использованных для исследования
№Длина, сЧастота дискретизации, семплов в секундуОписание13.4444100Динамичная электронная музыка20.0416000Стандартный звук загрузки ОС312.0896000Классическая музыка
Так же было принято использовать определенный набор задержек для встраивания бит данных. Список их на таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Список задержек для исследования
№Задержка для 0 бита, сЗадержка для 1 бита, с10,00120,00820,0120,0830,0030,005
Для исследования влияния времени задержки эхо-сигнала на эффективность стеганографической защиты информации, метод встраивания был реализован в среде Math CAD. Данная среда была выбрана в силу простоты использования.
В реализованный, описанный в [7], алгоритм, были внесены изменения в соответствии с выбранными значениями задержки.
Далее были проведены исследования, результаты которых весьма ожидаем. Так, параметры под номером 1, которые максимально близки к рекомендуемым авторами работы [7], как и ожидалось, едва различимы натренированным ухом.
Параметры 2 оказались совсем неприемлемыми д