Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять




Скачать 17,32 Kb.
НазваниеКак видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять
страница1/23
Дата03.02.2016
Размер17,32 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять аналоговый сигнал. Линейный n-разрядный преобразователь имеет 2^n уровней и позволяет преобразовывать сигналы амплитудой до 2^n-1 уровней. Максимальная ошибка квантования равна половине уровня.

Шаг квантования 5 определяет разрешающую способность преобразователя: чем меньше шаг квантования, тем выше разрешающая способность преобразователя.

Если в результате проводимого квантования по уровню значение выдается в двоичном коде с ценой младшего разряда, равной шагу квантования, то количество двоичных разрядов такого преобразователя n = logN, где N — число шагов квантования в интервале преобразования функции;



При заданной разрядности двоичного преобразования и известном диапазоне изменений параметра можно определить шаг квантования:



Таким образом, цифровые потоки, полученные стандартными методами преобразования из аналоговых сигналов, содержат естественные шумы. Эти шумы являются ошибками квантования и не могут быть полностью устранены. Использование шумовых битов для передачи дополнительной информации позволяет создавать скрытый канал. В качестве шумовых битов рассматриваются младшие разряды значений отсчетов, которые являются шумом с точки зрения точности измерений и несут наименьшее количество информации, содержащейся в отсчете. Такие биты принято называть наименее значимыми битами (НЗБ).

Как показывают результаты экспериментальных исследований, скрытие информации в младших разрядах отсчетов влияет на статистические характеристики цифровых потоков НЗБ, что может быть использовано при оценке уровня скрытия в созданных стеганографических каналах хранения и передачи информации.

Ниже приведены результаты исследования статистических характеристик цифровых потоков НЗБ звуковых файлов. Для получения экспериментальных результатов был выбран один из наиболее распространенных форматов представления аудиоданных в ОС Windows 95 - WAVE RIFF Microsoft в режиме 8 бит на дискретный отсчет.

5.1.4.2. Оценка уровня скрытности по критерию хи-квадрат

Проведенный статистический анализ звуковых данных позволил выявить ряд существенных свойств, оказывающих влияние на безопасность методов скрытия информации. Среди таких свойств необходимо выделить следующие:

неоднородность последовательностей отсчетов;

зависимость между битами в отсчетах;

зависимость между отсчетами;

неравновероятность условных распределений в последовательности отсчетов;

наличие длинных серий одинаковых битов;

корреляция между НЗБ и старшими битами.

Эти свойства в различной степени наблюдаются в большинстве звуковых файлов и могут быть использованы при построении статистических критериев, определяющих факт скрытия информации в НЗБ. В частности, на рис. 5.2 показаны гистограммы нормированных значений

где



значения функции при разрядном

квантовании, которая является статистикой, применяемой в методике вычисления критерия независимости хи-квадрат (в дальнейшем - статистика независимости хи-квадрат); - число наблюдений пары (i,j); m - число степеней свободы хи-квадрат (m = 127); n — объем выборки, - значения статистики независимости хи-квадрат при изменении 10 % и 100 % НЗБ соответственно без привязки к каким-либо особенностям звучания. Объем выборки, на которой производилось вычисление статистики равен 650 000. На горизонтальной оси обозначены различные звуковые файлы, записанные с проигрывателя компакт-дисков и радиоприемника: песни различных исполнителей, речь, рекламная информация (по 6 образцов каждого вида звучания).

Как видно из рисунка, использование даже 10% НЗБ надежно обнаруживается статистикой . Эти результаты показывают, что изменение значения 1 статистики независимости хи-квадрат является демаскирующим признаком и определяет наличие скрытого канала.



Рис. 5.2. Гистограмма нормированных значений статистики независимости хи-квадрат на уровне без изменения НЗБ: О характеристика при 10 %; и о характеристика при 100 %

5.1.4.3. Оценка скрытности по количеству переходов в потоке НЗБ

В данном разделе приведены результаты исследования статистики потока НЗБ аудиофайла. Установлено, что данный поток имеет определенное группирование подряд идущих нулей и единиц, нарушаемое при внедрении дополнительной информации. Построен статистический критерий, предназначенный для обнаружения факта скрытия сообщения.

Для получения экспериментальных результатов был выбран один из наиболее распространенных форматов представления аудиоданных в ОС Windows 95 — WAVE RIFF Microsoft в режиме 8 бит на дискретный отсчет. Проведенный статистический анализ звуковых данных позволил выявить ряд существенных свойств, оказывающих влияние на безопасность методов скрытия информации. Среди таких свойств необходимо выделить следующие:

- неоднородность последовательностей отсчетов;

- зависимость между битами в отсчетах;

- зависимость между отсчетами.

Эти свойства в различной степени наблюдаются в большинстве звуковых файлов и могут быть использованы при построении статистических критериев, определяющих факт скрытия информации в НЗБ. В частности, установлен определенный характер зависимостей между битами в соответствующих разрядах отсчетов. При этом параметры зависимости определяются номером разряда. На рис. 5.3 приведены гистограммы количества переходов между соседними битами потока НЗБ для двух вариантов:

1. Исходный звуковой файл.

2. Файл с добавлением случайной информации в НЗБ (разряд 8) (замещение всех младших разрядов).

(Примечание. Для каждого разряда 1-й столбец гистограммы показывает число переходов в потоке НЗБ из 0 в 0, 2-й столбец - из 0 в 1, 3-й столбец - из 1 в 0, 4-й столбец - из 1 в 1.)





Такой характер зависимостей между битами в соответствующих разрядах отсчетов позволил построить статистический критерий, предназначенный для обнаружения факта скрытия сообщения. Так, для звуковых файлов длиной 15с (в аудиоформате WAVE RIFF Microsoft, частота дискретизации 44 100 Гц в режиме 8 бит на дискретный отсчет, моно) наблюдаются значительные изменения статистики до и после скрытия, где mij - количество переходов в потоке НЗБ из i в j. С помощью стандартного микрофона были сделаны записи речи различных дикторов, всего было проанализировано 150 речевых аудиофайлов. Диапазон изменения значений статистики 9 оказался следующим: 90 000...236 000. Затем с помощью стеганографической программы Steganos for Windows 95 (version l.0a) в речевых файлах была скрыта дополнительная информация различных типов (текстовой файл, графика, звук, случайный поток, сжатые файлы). В этом случае диапазон изменения значений статистики 0 для файлов, содержащих скрытое сообщение, стал в пределах: 25...900. Таким образом, данный вид атаки на метод скрытия, реализованный в программе Steganos for Windows 95, является опасным для факта скрытия данных и должен учитываться при выборе стеганографического алгоритма.

5.1.4.4. Оценка скрытности по группированию серий в потоке НЗБ

В данном разделе приведены результаты исследования потока НЗБ аудиофайла с учетом статистики группирования длин серий, которые могут быть использованы для построения статистического критерия обнаружения факта скрытия сообщения. Установлен марковский характер зависимостей между битами в соответствующих разрядах отсчетов. При этом параметры зависимости определяются номером разряда. На рис. 5.4 приведены гистограммы количества переходов между соседними битами для двух вариантов:

1. Исходный звуковой файл (0 % дополнительной информации).

2. Файл с добавлением случайной информации в НЗБ (разряд 8) (100 % дополнительной информации).

(Примечание. Для каждого разряда 1-й столбец гистограммы показывает число переходов в потоке НЗБ из 0 в 0, 2-й столбец - из 0 в 1, 3-й столбец - из 1 в 0, 4-й столбец - из 1 в 1.)



Рис. 5.4. Гистограммы количества переходов между соседними битами

Применение к скрываемому случайному потоку алгоритма генерации марковской зависимости восстанавливает "подкрашивание": распределение совпадает с распределением переходов в потоке НЗБ для исходного звукового файла. Но статистика независимости 2 проявляет и в этом случае наличие стеганографического канала.

Оценим возможность использования статистики длин серий для выявления факта наличия скрытого сообщения. Для этого под -серией длины m будем понимать последовательность, состоящую из одинаковых битов, вида ..., где  {или 0, или 1}, m = 1,2,...,М.

Статистический анализ потока НЗБ позволил выявить преобладание -серией большой длины для исходного звукового файла по сравнению с заполненным файлом. Так, для звуковых файлов длиной 15 с (в аудиоформате WAVE RIFF Microsoft, частота дискретизации 44 100 Гц в режиме 8 бит на дискретный отсчет, объем выборки 650 000) наблюдается преобладание -серий длины m >= 10. На рис. 5.5 приведено распределение длин ос-серий для исходного и заполненного файлов (крайне правое значение графика описывает суммарное количество -серий длины m, где m >= 20).

Следует учесть то обстоятельство, что количество -серий большой длины является более устойчивой статистической характеристикой, чем количество переходов между соседними битами. На практике в случаях слабо выраженной марковской зависимости в НЗБ контейнера статистика количества -серий большой длины устойчиво показывает статистически значимые различия. На рис. 5.6 приведены гистограммы количества переходов между соседними битами для всех восьми разрядов отсчетов АЦП.

Действительно, как видно из рисунка, значения количества переходов для наименее значимого разряда (8-го) отличаются менее чем на 1 % (см. вывод под гистограммой). В то же время значения количества серий длины m, где m >= 15, вычисленные на том же контейнере, отличаются от значений, вычисленных для стеганоконтейнера, в несколько раз. Это позволяет использовать статистику длин серий для выявления факта наличия скрытого сообщения даже при слабо выраженной марковской зависимости в НЗБ исходного аудиофайла.

Для оценки уровня скрытности более удобно использовать предложенный в [103] критерии оценки, основанный на коэффициенте группирования -серий, , среднее значение длины -серий.



Рис. 5.6. Гистограммы количества переходов при слабо выраженной марковской зависимости потока НЗБ

Коэффициент группирования Кгр, изменяющийся в пределах от 0 до 1, легко определяется и позволяет производить количественную оценку уровня скрытности стеганографического канала. В этом случае критерием оценки уровня скрытности является коэффициент скрытности стеганографическо канала - коэффициент группирования серий в исходном файле (контейнере); - коэффициент

группирования серии в заполненном файле (стеганоконтейнере).

Оценивая возможности реализации полученных результатов, необходимо отметить, что существующие информационные технологии обеспечивают возможность достаточно легкой реализации полученных теоретических результатов путем разработки лишь специального программного обеспечения для стандартного компьютера. В этом случае возможна реализация устройства - аналога полиграфа (детектора лжи), используемого для обнаружения скрываемой человеком информации. В нашем случае реализованный стеганографический компьютерный полиграф на основе анализа различных статистических характеристик потоков НЗБ может обнаруживать скрываемую в цифровых потоках информацию и оценивать уровень маскирования, используемого для ее защиты.

Рассмотренные методы анализа статистических характеристик потоков НЗБ позволяют производить оценку скрытности мультимедийных стегано-графических каналов хранения и передачи информации, а также выявлять факт "грубого" вмешательства в "поток младших разрядов. Наилучшими свойствами обладает критерий оценки, основанный на коэффициенте группирования серий подряд следующих битов. Более точную оценку скрытности возможно производить с использованием более сложных моделей, описываемых, например, многоосновной алгеброй.

Таким образом, на базе компьютерной стеганографии, являющейся одной из технологий информационной безопасности XXI в., возможна разработка новых, более эффективных нетрадиционных методов обеспечения информационной безопасности.


5.2. Технологические возможности реализации интегральной зашиты в компьютерной телефонии

Современные технологии электронных коммуникаций предоставляют деловым людям в настоящее время большие возможности при передаче различных видов информации по каналам связи, в том числе при передаче речевой, факсимильной, видео-, компьютерной и другой информации. Возникновение новых сервисных служб породило появление большого количества технических средств. Современный офис уже перегружен техническими средствами связи и оргтехники, среди которых, как правило, обязательно присутствуют телефонные и факсимильные аппараты, автоответчики с определением номера вызывающего абонента, модемы, сканеры, ПК и т. п. Поэтому в последнее время активно проявляется тенденция к интеграции различных функций в одном аппарате. Особый импульс в ускорении данной тенденции современная техника связи получила с развитием новой перспективной информационной технологии - компьютерной телефонии (КТ), являющейся одним из приложений CTI (компьютерно-телефонной интеграции).

О высоких темпах развития КТ говорит хотя бы тот факт, что первые системы, реализующие функции указанных выше средств в единой конструкции, появились на коммерческом рынке всего каких-то 10 лет тому назад. Так, изделие NAVIGATOR фирмы Canon было выполнено на базе ПК IBM PC XT и сочетало в себе возможности автоответчика, телефакса, многофункционального телефонного аппарата (определитель номера абонента, автонабор и т. д.). Стоимость изделия составляла на год выпуска около 6000 DM.

Ярким примером практической реализации технологии компьютерно-телефонной интеграции является серийно выпускаемое фирмой Export Industries, Ltd. (Israel) изделие PC phone, представляющее собой плату к компьютеру с программным пакетом для IBM PC XT/AT и позволяющее автоматизировать процессы "дозвонки" и регистрации вызовов, рассылки и приема речевых сообщений. Стоимость изделия - около 1000 DM.

Изделие POWERLINE II американской фирмы Talking Technology, Inc. также представляет собой плату и программный пакет для IBM-совместимых компьютеров, которые позволяют осуществлять ввод/вывод и сжатие/распаковку речевого сигнала в реальном масштабе времени, организовывать "речевую почту", автоматически идентифицировать вызывающего абонента, создавать системы сигнализации с речевым оповещением. Стоимость изделия составляет около 800 долл. США.

В настоящее время наибольших успехов в разработке и производстве аппаратных средств для гибких систем КТ добилась корпорация Dialogic (США), контролирующая около 70 % данного сегмента мирового рынка. Корпорация разработала и производит серийно широкий спектр модулей для систем КТ, конструктивно выполненных как платы расширения для персонального компьютера. Она предложила ряд отраслевых стандартов, принятых большим числом разработчиков аппаратных и программных средств. Основные особенности и возможности современных программно-аппаратных средств, выпускаемых корпорацией Dialogic, приведены в табл. 5.3.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23

Похожие:

Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconИгры и упражнения для коррекции и развития внимания
Называется число, бросается мяч одному из учеников, который должен назвать следующее или предыдущее число в зависимости от команды....
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconЗадача Сколько серых мышей у Йозефа?
Четверо ребят обсуждали ответ к задаче. Коля сказал: "Это число 9". Роман: "Это простое число". Катя: "Это четное число". А наташа...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconIv математическая олимпиада имени леонарда эйлера решения заданий регионального этапа, критерии проверки
Назовем четырехзначное число X забавным, если каждую его цифру можно увеличить или уменьшить на 1 (при этом цифру 9 можно только...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconКонтрольная работа №1 Строение атома и периодический закон
Число заполняющихся электронных слоев (энергетических уровней) в атоме равно
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconИнформатика и икт план урока
Фишка может двигаться по полю из n клеток только вперёд. Длина хода фишки не более k клеток за один раз. Найти число различных вариантов...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconЛекция №1. Введение Архитектура ЭВМ
Архитектура ЭВМ – это многоуровневая иерархия аппаратно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconSpecific features of procedures for the analysis of geological samples by txrf
В литературе можно найти большое число примеров применения txrf в различных областях исследования. Однако применение txrf при решении...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconB называется пределом функции f ( X )
Постоянное число b называется пределом функции f(X) при, если для любого малого, наперёд заданного, положительного числа найдётся...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconИнструкция о соблюдении единого орфографического режима в начальных классах
В 1 классе дата работ по русскому языку и математике пишет учитель. Во 2-4-м классе обозначается время выполнения работы: число –...
Как видно из схемы, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять iconМаркетинг. Что это такое?
Эти вопросы сегодня, можно планировать деятельность фирмы, исправлять недочеты, оттачивать качество услуг, а, следовательно, привлекать...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница