Improving steganosystem efficiency as an integral part of ensuring the routine operation of energy infrastructure facilities

Abstract

Steganography currently holds a vital position in information security, reflecting its growing importance within the energy industry. Steganographic methods are employed to ensure data integrity and authentication in Smart Grids; for the authentication of thermograms and diagnostic images obtained during power line monitoring, etc. The effectiveness of a steganographic system fundamentally depends on the properties of the container used, making the task of container selection highly relevant, yet one that has lacked a satisfactory solution until now. The objective of this work is to increase the efficiency of a steganographic system by developing a method for selecting a container from a given set of digital images, ensuring optimal or near-optimal visual quality of the stegomessage, regardless of the container format or the steganographic method employed. In this study, steganographic efficiency is defined as a quantitative assessment of the perceptual reliability of the generated stego-message, evaluated using the Structural Similarity Index Measure (SSIM). This objective was achieved by addressing the following tasks: introducing the concept of the local (pixelwise) texture degree of an image and justifying a selection criterion based on the relative number of pixels with the most frequent local texture degree value. The most significant result of this research is the provision of a mechanism for selecting a container that facilitates the formation of high-visualquality stego-messages. The importance of the obtained result lies in the fact that the developed selective method ensures an increase in steganographic system efficiency compared to the use of a random container. The maximum recorded increase in efficiency was 31.6%.

Steganografia ocupă în prezent o poziție vitală în securitatea informațiilor, reflectând importanța sa crescândă în industria energetică.Metodele steganografice sunt utilizate pentru a asigura integritatea datelor și autentificarea în rețelele inteligente;pentru autentificarea termogramelor și a imaginilor de diagnostic obținute în timpul monitorizării liniilor electrice etc. Eficacitatea unui sistem steganografic depinde fundamental de proprietățile recipientului utilizat, ceea ce face ca sarcina de selecție a recipientului să fie extrem de relevantă, una pentru care până în prezent nu a existat o soluțiesatisfăcătoare.Obiectivul acestei lucrări este de a crește eficiența unui sistem steganografic prin dezvoltarea unei metode de selectare a unui recipient dintr-un set dat de imagini digitale, asigurând o calitate vizuală optimă sau aproape optimă a stego-mesajului, indiferent de formatul recipientului sau de metoda steganografică utilizată.În acest studiu, eficiența steganografică este definită ca o evaluare cantitativă a fiabilității perceptive a stego-mesajului generat, evaluată folosind Măsurarea Indexului de Similaritate Structurală (SSIM).Acest obiectiv a fost atins prin abordarea următoarelor sarcini: introducerea conceptului de grad de textură locală (pe pixeli) al unei imagini și justificarea unui criteriu de selecție bazat pe numărul relativ de pixeli cu cea mai frecventă valoare a gradului de textură locală.Cel mai semnificativ rezultat al acestei cercetări este furnizarea unui mecanism de selectare a unui container care facilitează formarea de stego-mesaje de înaltă calitate vizuală.Importanța rezultatului obținut constă în faptul că metoda selectivă dezvoltată asigură o creștere a eficienței sistemului steganografic în comparație cu utilizarea unui container aleatoriu.Creșterea maximă înregistrată a eficienței a fost de 31.6%.

Развитие информационных технологий привели к внедрению их в процесс функционирования энергетической отрасли, ее широкой цифровизации, следствием чего явились многочисленные киберугрозы, количество и негативные последствия реализации которых возрастают с каждым днем. Важное место в организации защиты информации занимает сегодня стеганография, что нашло свое отражение и в процессе функционирования энергетической отрасли. Стеганометоды используются для обеспечения целостности данных и аутентификации в SmartGrids; для аутентификации термограмм и диагностических снимков, получаемых в ходе мониторинга состояния линий электропередач; для защиты секретной технической документации и т.д. Эффективность стеганосистемы ключевым образом зависит от свойств используемого контейнера, делая задачу его выбора актуальной, однако не имеющей удовлетворительного решения до настоящего момента. Целью работы является повышение эффективности стеганосистемы путем разработки метода выбора контейнера из заданного множества цифровых изображений, обеспечивающего наилучшее/близкое к наилучшему визуальному качеству стеганосообщения, независимо от формата контейнера и используемого стеганометода. Под эффективностью стеганосистемы в работе понимается количественная оценка надежности восприятия формируемого стеганосообщения, оцениваемая при помощи Structural Similarity Index Measure.Поставленная цель была достигнута путем решения следующих задач: введения понятия степени локальной (пиксельной) текстурности изображения; обоснования выбора критерия селекции контейнеров –относительного количества пикселей изображения с наиболее часто встречающимся значением степени локальной текстурности. Наиболее важным результатом работы является обеспечение возможности выбора контейнера, на основе которого формируется стеганосообщение высокого визуального качества. Значимость полученного результата заключается в обеспечении за счет использования разработанного селективного метода повышения эффективности стеганосистемы, по сравнению с использованием случайного контейнера. Максимально зафиксированное повышение эффективности составило 31.6%.