Классификация методов скрытых данных

Подавляющее большинство методов цифровой (компьютерной) стеганографии (КС) базируется на двух ключевых принципах:

- файлы, которые не требуют абсолютной точности (например, файлы с изображением, звуковой информацией и т.д.), могут быть видоизменены (конечно, до определенной степени) без потери своей функциональности;

- органы чувств человека неспособны надежно различать незначительные изменения в модифицированных таким образом файлах и/или отсутствует специальный инструментарий, который был бы способен выполнять данную задачу.

Для существующих методов компьютерной стеганографии вводят следующую классификацию (рисунок 11.3).

Рисунок 11.3 - Классификация методов компьютерной стеганографии.

Как видно из рисунка 11.3, по способу выбора контейнера различают суррогатные (или так называемые эрзац-методы), селективные и конструирующие методы стеганографии.

В суррогатных (безальтернативных) методах стеганографии полностью отсутствует возможность выбора контейнера, и для скрытия сообщения избирается первый попавшийся контейнер, – эрзац-контейнер, – который в большинстве случаев не оптимален для скрытия сообщения заданного формата.

В селективных методах КС предусматривается, что скрытое сообщение должно воспроизводить специальные статистические характеристики шума контейнера. Для этого генерируют большое количество альтернативных контейнеров с последующим выбором (путем отбраковки) наиболее оптимального из них для конкретного сообщения. Особым случаем такого подхода является вычисление некоторой хэш-функции для каждого контейнера. При этом для скрытия сообщения избирается тот контейнер, хэш-функция которого совпадает со значением хэш-функции сообщения (то есть стеганограммой является избранный контейнер).

В конструирующих методах стеганографии контейнер генерируется самой стеганосистемой. При этом существует несколько вариантов реализации. Так, например, шум контейнера может имитироваться скрытым сообщением. Это реализуется с помощью процедур, которые не только кодируют скрываемое сообщение под шум. но и сохраняют модель изначального шума. В предельном случае по модели шума может строиться целое сообщение.

По способу доступа к скрываемой информации различают методы для потоковых (беспрерывных) контейнеров и методы для фиксированных (ограниченной длины) контейнеров (более подробно см. подраздел 11.2).

По способу организации контейнеры, подобно помехоустойчивым кодам, могут быть систематическими и несистематическими. В первых можно указать конкретные места стеганограммы, где находятся информационные биты собственно контейнера, а где– шумовые биты, предназначенные для скрытия информации (как, например, в широко распространенном методе наименее значащего бита). В случае несистематической организации контейнера такое разделение невозможно. В этом случае для выделения скрытой информации необходимо обрабатывать содержимое всей стеганограммы.

По используемому принципу скрытия методы компьютерной стеганографии делятся на два основных класса: методы непосредственной замены и спектральные методы. Если первые, используя избыток информационной среды в пространственной (для изображения) или временной (для звука) области, заключаются в замене малозначительной части контейнера битами секретного сообщения, то другие для скрытия данных используют спектральные представления элементов среды, в которую встраиваются скрываемые данные (например, в разные коэффициенты массивов дискретно-косинусных преобразований, преобразований Фурье, Каруне- на-Лоева, Адамара, Хаара и т.д.).

Основным направлением компьютерной стеганографии является использование свойств именно избыточности контейнера-оригинала, но при этом следует принимать во внимание то, что в результате скрытия информации происходит искажение некоторых статистических свойств контейнера или же нарушение его структуры. Это необходимо учитывать для уменьшения демаскирующих признаков.

В особую группу можно также выделить методы, которые используют специальные свойства форматов представления файлов:

- зарезервированные для расширения поля файлов, которые зачастую заполняются нулями и не учитываются программой;

- специальное форматирование данных (сдвиг слов, предложений, абзацев или выбор определенных позиций символов);

- использование незадействованных участков на магнитных и оптических носителях;

удаление файловых заголовков-идентификаторов и т.д.

В основном, для таких методов характерны низкая степень скрытости, низкая пропускная способность и слабая производительность.

По назначению различают стеганометоды собственно для скрытой передачи (или скрытого хранения) данных и методы для скрытия данных в цифровых объектах с целью защиты авторских прав на них.

По типам контейнера выделяют стеганографические методы с контейнерами в виде текста, аудиофайла, изображения и видео.

Рассмотрим подробнее стеганографические методы скрытия данных в неподвижных изображениях, в аудиосигналах и в текстовых файлах.