Реализация встраивания цифрового водяного знака в звуковые файлы методом эхо-сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
В»я использования не зависимо от качества использованного контейнера.
А вот параметры 3 показали, что возможно использование контейнера, сходного по качествам с использованным под номером 1 (динамичная электронная музыка). При использовании таких параметров задержки, вероятность правильного извлечения достигла 92% (на 1000 испытаний - 923 успешных).
Можно заметить, что на текущий момент использование контейнера, сходного по качествам с использованным под номером 1, вызовет наименьшие подозрения, и желание проверить этот контейнер на наличие скрытой информации. Однако не всегда защита аудиофайла цифровым водяным знаком нужна именно для такого типа файлов.
.2 Исследование влияния амплитуды эхо-сигнала на эффективность
стеганографической защиты информации
Для исследования влияния амплитуды были использованы те же аудио файлы, что и для исследования влияния времени задержки (табл. 2.1), а значения амплитуды были взяты такие: 30%, 50%, 80%, 100%.
Заметим так же, что рекомендованное значение амплитуды накладываемого эхо-сигнала - 80% для сигнала с меньшей задержкой и 30%, для сигнала с большей задержкой.
Для наглядности, влияние значения амплитуды эхо-сигнала на конечный сигнал были сделаны снимки графиков, полученных в среде Math CAD (рис 2.1 и 2.2).
Рисунок 2.1 - Сравнение результатов встраивания в звуковой файл без применения уменьшения амплитуды сигнала наложения. Вверху полученный сигнал, внизу - исходный
Однозначно использования 100% значений амплитуды для эхо-сигналов приведет к значительному, заметному ССЧ изменению аудио файла. Также стоит заметить, что изменение значения амплитуды вплоть до 30% не особо влияет на значения АКФ значений Кепстра, а следовательно, не влияет на качество извлечения. В связи с этим можно использовать значения равные 50% или даже 30%, не боясь потерять вероятность корректного извлечения битов данных.
Рисунок 2.2 - Сравнение результатов встраивания в звуковой файл с применением уменьшения амплитуды сигнала наложения до 30%. Вверху полученный сигнал, внизу - исходный
.3 Обоснование параметров формирования эхо-сигнала для
эффективной стеганографической защиты информации
Используя результаты исследований влияния значений задержки и амплитуды эхо-сигнала, резонно было бы выбрать именно полученные в ходе этих исследований данные.
Однако эти данные не претендуют на идеальность и возможно, требуется более плотное изучение этих характеристик. В любом случае эти исследования показали, что для схожих типов контейнеров, необходимо подобрать определенные значения характеристик для увеличения эффективности стеганографической защиты информации.
Положившись на результаты исследований, было принято взять значения задержек эхо-сигналов, равные 0,0012 и 0,0008. Данные значения снижают эффективность алгоритма извлечения, уменьшая вероятность правильного извлечения бита, однако подходит практически для всех типов контейнеров. Значение амплитуды было выбрано равное 30%, в связи с тем, что оно помогает увеличить вероятность того, что факт наличия скрытой информации не будет раскрыт.
Как видно на рисунке 2.3, извлечение, даже при уменьшении амплитуды до 30% вполне реально.
Рисунок 2.3 - Сравнение результатов АКФ Кепстра до и после встраивание единичного бита при значении амплитуды равной 30%.
Проведенные исследования не претендуют на идеальность и правдивость, т.к. оценивались одним человеком. Тем не менее, использование полученных рекомендаций однозначно поможет достичь определенной высокой эффективности использования метода встраивания информации в аудио файлы, используя преобразования эхо-сигналами.
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА
СТЕГАНОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ АУДИО
ФАЙЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭХО-СИГНАЛОВ
.1 Разработка алгоритмов встраивания и извлечения цифрового
водяного знака в аудио файл
Для встраивания и извлечения цифрового водяного знака в аудио файл необходимо разработать два алгоритма, которые возможно будет реализовать на языке программирования С++.
Начнем с алгоритма встраивания:
Перевести встраиваемое сообщение в двоичный код;
Сверить вместительность контейнера и размер встраиваемого сообщения. В случае если сообщение не помещается в контейнер, завершить выполнение с ошибкой;
В зависимости от частоты дискретизации, разделить контейнер на равные части, для того, чтобы обеспечить пропускаемую способность 16 бит в секунду;
Взять первую часть контейнера;
Создать эхо-сигнал путем смещения оригинального сигнала на значение задержки соответствующее текущему биту;
Уменьшить амплитуду эхо-сигнала до 30%. Так же требуется создать спадающий и возрастающий фронты в конце и начале эхо-сигнала соответственно для предотвращения появления резких переходов, слышных ССЧ;
Наложить эхо-сигнал на оригинальный сигнал;
Выполнить пункты 5 - 7, для всех бит встраиваемого сообщения.
Так же этот алгоритм можно увидеть ниже на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Алгоритм встраивания эхо-сигнала
Алгоритм извлечения (по сути, является алгоритмом проверки ЦВЗ):
Перевести проверяемое сообщение в двоичный код;
Сверить вместительность контейнера и размер проверяемого сообщения. В случае если сообщение не помещается в контейнер, завершить выполнение с ошибкой;
В зависимости от частоты дискретизации, разделить к