Порядок выполнения

Коржик, В.И.

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Методические УКАЗАНИЯ

ОСНОВЫ стеганографии

А. И. Кочкарев

В. И. Коржик

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Методические УКАЗАНИЯ

ОСНОВЫ стеганографии

В. И. Коржик, А. И. Кочкарев

СПб ГУТ)))

Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное ГОСУДАРСТВЕННОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ бюджетное УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

СПб ГУТ)))

Санкт-Петербург

УДК 004.9

ББК 3973я73????

К 66???????????????????

Рецензент

Р.Р. Биккенин доктор технических наук, профессор

Рекомендовано к печати

редакционно-издательским советом университета

К66 Основы стеганографии: методические указания к лабораторным работам. / В.И. Коржик, А.И. Кочкарев. – СПб.: Издательство «Теледом» ГОУВПО СПбГУТ, 2013. – 40 с.

Предназначены для подготовки и проведения лабораторных работ для специальностей 210403 «Защищенные системы связи», 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 090900 «Информационная безопасность» при изучении дисциплин «Основы стеганографии», «Технологии стеганографии», «Технологии стеганографии в системах инфокоммуникаций».

В процессе выполнения лабораторных работ студенты закрепляют полученные на лекциях знания по построению и свойствам различных стегосистем (СГ) и систем с цифровыми «водяными» знаками (ЦВЗ).

В частности отрабатываются СГ с вложением в наименее значащие биты (НЗБ), известные СГ F5 и Outguess, СГ с вложением в шумы сканера, лингвистические СГ, системы ЦВЗ, устойчивые к различным преобразованиям и коалиционным атакам, система ЦВЗ для аутентификации изображений. Текст полностью согласован с электронной версией курса „Основы стеганографии” – http://ibts.sut.ru/materialy/

© Коржик В.И., Кочкарев А.И. 2013

Ó Федеральное государственное образовательное

бюджетное учреждение высшего профессионального

образования «Санкт-Петербургский

государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», 2013

Оглавление

Оглавление. 4

Введение. 5

Лабораторная работа 1. СГ с вложением внаименьшие значащие биты.. 7

Лабораторная работа 2. Изучение СГ F5 и Outguess. 16

Лабораторная работа 3. Изучение лингвистической СГ на основе использования синонимов 18

Лабораторная работа 4. Изучение лингвистической СГ на основе редактирования текста. 20

Лабораторная работа 5. Исследование СГ с вложением информации в шумы сканера. 26

Лабораторная работа 6. Исследование системы «0-битовой» ЦВЗ при различных преобразованиях изображения. 29

Лабораторная работа 7. Исследование многобитовой ЦВЗ с широкополосными сигналами при атаке аддитивным шумом.. 32

Лабораторная работа 8. Исследование многобитовой ЦВЗ с широкополосными сигналами при коалиционной атаке. 34

Лабораторная работа 9. Изучение системы аутентификации изображений, использующей ЦВЗ 36

Литература. 38

Введение

Дисциплина «Основы стеганографии» читается в одном семестре для студентов специальностей 210403 «Защищенные системы связи», 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (направление подготовки бакалавров, профиль 1). Дисциплина «Технологии стеганографии в системах инфокоммуникаций» читается в одном семестре для студентов специальностей 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (направление подготовки бакалавров, профиль 2), 090900 «Информационная безопасность» (направление подготовки бакалавров). Дисциплина «Технологии стеганографии» читается в одном семестре для студентов специальности 090900 «Информационная безопасность» (направление подготовки магистров).

Это достаточно новый курс, поскольку данное направление начало активно развиваться в работах зарубежных учёных под названием «Steganography» или «Information Hiding» лишь в течении последних 20 лет. Поэтому, как при разработке лекций, так и циклов лабораторных работ, требуется постоянное обновление материала. Успешному решению данной проблемы способствовало то обстоятельство, что один из авторов данных методических указаний активно занимался научными исследованиями в этом направлении, участвуя с докладами на многих международных конференциях, публикуя научные работы в различных международных журналах и периодически читая аналогические курсы в зарубежных университетах (Республика Корея, Польша и др.).

Лекционный курс состоит из двух основных частей: собственно стеганографии (СГ) и цифровых «водяных знаков» (ЦВЗ).Подобным же образом выполняются и лабораторные работы по курсу. В первой части курса целью СГ является такое вложение дополнительной информации в основное (покрывающее сообщение - ПС), которое трудно обнаруживается нелегальными пользователями. Поэтому важным является рассмотрение методов «стегоанализа». Эта особенность представлена также и в лабораторных работах. Во второй части курса целью ЦВЗ является устойчивость вложенной информации к попыткам нелегитимных пользователей выполнить такие преобразования ПС, которые, не нарушая его высокое качество, делают невозможным надежное выделение вложенной информации легитимными пользователями. Эта особенность также учитывается при выборе тематики лабораторных работ.

В качестве ПС в лабораторных работах используются неподвижные изображения и текстовые документы, поскольку они позволяют наиболее наглядно показать методы вложения информации и оценить качество ПС после вложения.

Для успешного выполнения всех лабораторных работ необходимо умение обращения с ПК на уровне пользователя, а также предварительное усвоение материала лекционного курса. Программы для выполнения всех лабораторных работ имеются на сайте кафедры ИБТС (http://ibts.sut.ru/materialy).

Результаты исследований, полученные при выполнении каждой лабораторной работы, должны быть представлены в виде отчёта (можно в одном экземпляре на бригаду). Зачёт по каждой лабораторной работе принимается по результатам индивидуальных ответов на контрольные вопросы, с учётом самостоятельного участия в работе каждого студента и представления отчёта, отвечающего требованиям, сформулированных в методических указаниях.

Лабораторная работа 1.

СГ с вложением в наименьшие значащие биты

Цель работы

Понять технику вложения и извлечения информации методом наименьших значащих бит. Проанализировать эффективность различных атак по выявлению вложения.

Задание

1.Произвести вложение и извлечение информации при различных скоростях вложения.

2. Оценить эффективность обнаружения факта вложения при использовании различных атак (визуальное обнаружение без преобразований, визуальное обнаружение после преобразования к двоичному изображению, атака по критерию c ², атака 2-го порядка с учетом корреляции яркостей пикселей).

1.Для начала выполнения работы перейти в каталог, содержащий рабочие программы ЛабСтег/LSB(1). Запустить программу test.exe. Рекомендуется скопировать папку ЛабСтег на рабочий стол учебного компьютера.

2.Нажать кнопку «Открыть файл» и выбрать один из предложенных файлов, содержащих изображения, с именем NN.bmp. Нажать кнопку «Вложить сообщение». В появившемся диалоговом окне выбрать вид вкладываемой информации – текст. Ввести сообщения, которое будет вложено. Выбрать вероятность вложения 100%.

3.Нажать кнопки «Визуальная атака». Сравнить покрывающее сообщение и стеганограмму, а так же визуальные атаки на эти изображения. Нажать кнопку «Статистические атаки», в появившемся диалоговом окне выбрать обе атаки. Нажать кнопку «Таблица» и записать результаты статистических атак.

4.Повторить пункты 1 и 2 для вероятностей вложения 50%, 10%, 5%, 2%. Перед каждым новым вложением нажимать кнопку «Очистить» и открывать файл NN.bmp заново. Сделать выводы об эффективности визуальной атаки при различных вероятностях вложения. По завершению записи всех данных статистических атак нажать кнопку «Очистить таблицу».

5.Открыть файл с вложением NN100%.bmp и нажать кнопку «Извлечь сообщение». Ничего не менять в появившемся диалоговом окне. Проверить, что выдается то сообщение, которое было вложено.

6.Нажать кнопку «Очистить».

7.По аналогии с пунктами 1 и 2 провести статистические атаки на стеганограммы с вероятностью вложения 1%, 0,1%, 0,05%, 0,01% и 1 двоичный символ для трех различных покрывающих сообщений. Проанализировать эффективность статистических атак.

8.Проведите процедуру удаления сообщения, вложенного в стеганограмму про 100% скорости вложения. Убедитесь, что при извлечении информации получается случайный набор символов.

Дата добавления: 2017-02-01