Increasing the efficiency of blind decoding of the steganographic method with code control of additional information embedding

Abstract

Modern energy systems are often used as a medium for information transmission, including confidential information, which makes relevant the task of ensuring its security, which today is solved using not only cryptographic but also steganographic means that ensure concealment of the very fact of confidential information transmission. The steganographic method with code control of the addi-tional information embedding possesses practical important qualities, but in its original form requires the presence of a container for successful information extraction, which is not always desirable in practice, while the known modification of this steganographic method allows blind decoding is charac-terized by an insufficient level of resistance to attacks against the embedded message. The purpose of this paper is to improve the efficiency of the steganographic method with code control of the addition-al information embedding and blind decoding. This purpose was achieved by identifying two factors that determine the occurrence of errors during blind decoding of additional information in the ste-ganographic method with code control: variation of sub-blocks, and errors caused by attacks against the embedded message. We propose the theoretical and practical rationale for codewords that provide the best level of resistance to both factors. The most significant result of the paper is a reduction in the number of decoding errors of the steganographic method with code control of the additional infor-mation embedding and blind decoding by 12.01% compared to the result known in the literature through a reasonable choice of codewords used to embed the additional information.

Sistemele energetice moderne sunt adesea folosite ca mijloc de transmitere a informațiilor, inclusiv a informațiilor confidențiale, ceea ce face relevantă sarcina asigurării securității acestora, care astăzi se rezolvă folosind mijloace nu doar criptografice, ci și steganografice care asigură ascunderea faptului însuși al transmiterii informațiilor confidențiale. Metoda steganografică cu control prin cod al înglobării informațiilor suplimentare posedă calități practice importante, dar în forma sa originală necesită prezența unui container pentru extragerea cu succes a informațiilor, ceea ce nu este întotdeauna de dorit în practică, în timp ce modificarea cunoscută a acestei metode steganografice permite decodarea oarbă se caracterizează printr-un nivel insuficient de rezistență la atacurile împotriva mesajului încorporat. Scopul acestei lucrări este de a îmbunătăți eficiența metodei steganografice cu controlul prin cod al încorporarii informațiilor suplimentare și al decodării oarbe. Acest scop a fost atins prin identificarea a doi factori care determină apariția erorilor în timpul decodării oarbe a informațiilor suplimentare în metoda steganografică cu control de cod: variația sub-blocurilor și erorile cauzate de atacurile împotriva mesajului încorporat. Propunem argumentele teoretice și practice pentru cuvintele de cod care oferă cel mai bun nivel de rezistență la ambii factori. Cel mai semnificativ rezultat al lucrării este o reducere a numărului de erori de decodare ale metodei steganografice cu control prin cod al înglobării informațiilor suplimentare și al decodării oarbe cu 12,01% față de rezultatul cunoscut în literatură printr-o alegere rezonabilă a cuvintelor de cod utilizate pentru introducerea informației suplimentare.

Современные энергосистемы зачастую используются в качестве среды для передачи информации, в том числе, конфиденциальной, что делает актуальной задачу обеспечения её безопасности, которая сегодня решается с использованием не только криптографических, но и стеганографических средств, обеспечивающих сокрытие самого факта передачи информации. К используемым на практике стеганографическим алгоритмам выдвигаются такие требования как обеспечение надежности восприятия стеганосообщения, высокая пропускная способность, стойкость к атакам против встроенного сообщения, простота реализации и низкая вычислительная сложность. Одновременное выполнения всех указанных требований характерно для стеганографического метода с кодовым управлением внедрением дополнительной информации, который, тем не менее, в своем оригинальном виде требует для успешного извлечения информации наличия контейнера, что не всегда является желательным на практике, тогда как известная модификация данного стеганографического метода допускающая слепое декодирование характеризуются недостаточным уровнем стойкости к атакам против встроенного сообщения. Целью данной работы является повышение эффективности стеганографического метода с кодовым управлением внедрением дополнительной информации и слепым декодированием. Поставленная цель была достигнута за счет выявления двух факторов, которые определяют появление ошибок при слепом декодировании дополнительной информации в стеганографическом методе с кодовым управлением — ошибки, обусловленные вариацией подблоков и атаками против встроенного сообщения. Установлено, что для нивелирования ошибок, обусловленных вариацией подблоков, внедрение информации должно происходить в высокочастотные коэффициенты, тогда как для нивелирования ошибок, обусловленных атаками против встроенного сообщения — в низкочастотные коэффициенты. Обосновано использование кодовых слов, обеспечивающих наилучший уровень стойкости к обеим факторам. Наиболее существенным результатом работы является снижение количества ошибок декодирования стеганографического метода с кодовым управлением внедрением дополнительной информации и слепым декодированием на 12.01% по сравнению с известным в литературе результатом путем обоснованного выбора кодовых слов, используемых для внедрения дополнительной информации.