CC BY
6
УДК 003.26
МЕТОД СТЕГАНОГРАФИИ, ОСНОВАННЫЙ НА ХАОТИЧЕСКИ-ДЕТЕРМИНИРОВАННОМ РАССЕИВАНИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЙ СИМВОЛОВ СЕКРЕТНОГО СООБЩЕНИЯ
© 2021 А. А. Никулин1, В. М. Довгаль2, В. В. Гордиенко3, П. В. Лаппо4
1 магистр е-mail: skynet705@ mail. ru 2доктор технических наук, профессор кафедры ПО и АИС е-mail: dovgalvm.prof@ yandex. ru 3кандидат технических наук, доцент кафедры информационной безопасности
e-mail: vika. gordienko. 1973@ mail. ru 4доктор технических наук, профессор Донецкого национального технического университета e-mail:pavel-lappo @ vail. ru.
Курский государственный университет Донецкий национальный технический университет
В статье предлагается метод использования дискретных отображений, которые позволяют осуществить хаотическое рассеивание секретного сообщения, но приводят к непредсказуемому рассеиванию (распределению) его символов по всей длине поля открытого сообщения, а заполнение образованных пробелов осуществляется путем размещения открытого сообщения так, чтобы байты секретного сообщения совпадали с его байтами в определенных позициях. Метод представляет собой гибрид, объединяющий принципы криптографии и стеганографии, что позволяет существенно повысить устойчивость к информационным атакам Ключевые слова: детерминированный хаос, стеганография, стегоконтейнер, генерация, хаотический ряд, псевдотекст, пиксели, отображение Лоренца.
STEGANOGRAPHY METHOD, BASED ON A CHAOTICALLY DETERMINISTIC SCATTERING OF CHARACTER LOCATIONS A SECRET MESSAGE
© 2021 A. A. Nikulin 1, V. M. Dovgal 2, V. V. Gordienko 3, P. V. Lappo 4
1 Master e-mail: skynet705@mail.ru 2 Doctor of Technical Sciences, Professor of the POiAIS Department e-mail: dovgalvm.prof@yandex.ru 3 Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of
Information Security e-mail: vika.gordienko. 1973 @ mail. ru 4 Doctor of Technical Sciences, Professor of Donetsk National Technical University
e-mail:pavel-lappo@vail.ru.
Kursk State University Donetsk National Technical University
The article proposes a method using discrete mappings that allow chaotic dispersion of a secret message, but leads to unpredictable dispersion (distribution) of its characters over the entire length of the open message field, and filling in the formed gaps is carried out by placing the open message so that the bytes of the secret message match with its bytes in specific positions. The method is a hybrid that combines the principles of cryptography and steganography, which can significantly increase resistance to information attacks.
Keywords: Deterministic chaos, steganography, stegocontainer, generation, chaotic series, pseudotext, pixels, Lorentz mapping.
Согласно второй главе Конституции (п. 2, ст. 23) Российской Федерации, каждый гражданин имеет право на тайну личной переписки, нарушение которой влечет за собой наказание, предусмотренное ст. 138 УК РФ. Кроме того, существует потребность в превентивной защите коммерческой, служебной, профессиональной и других категорий тайн. На сегодняшний день известны три основных метода стеганографии (тайнописи), основанные на использовании: младших бит в байтах пикселей файлов изображения или звука; водяных знаков; свойств форматов файлов для изображений [1; 2]. Каждый из подходов, приведенный в обзоре [1], имеет свои достоинства и недостатки, аннуляция которых в значительной степени определяет актуальность проблемы и поиск новых принципов и методов создания систем защиты от несанкционированного доступа к защищенным данным. Как правило, подавляющая часть методов стеганографии основана на изменениях в контейнерах. Поэтому наш интерес был сконцентрирован на методе размещении скрытого сообщения (СС) без изменения компонент контейнера, то есть его формата, байтов и битов, но имеющего высокую устойчивость к стегоанализу. В качестве контейнера нами предлагается использовать файлы сообщений в формате .txt. В этих двух последних предложениях заключается цель предлагаемого метода.
Средствами достижения цели является детермировано-хаотическое (случайно подобное) рассеивание СС в некотором заранее заданном поле текста открытого сообщения (ОС).
В процессе разработки метода нами использовались дискретные отображения, которые позволяют осуществить хаотическое рассеивание СС, но приводят к непредсказуемому рассеиванию (распределению) его символов по всей длине поля ОС, а заполнение образованных пробелов осуществляется путем размещения ОС так, чтобы байты СС совпадали с его байтами в определенных позициях
Основной составляющей разрабатываемого метода является генерация детерминировано-хаотического ряда (ДХР). Из существующих дискретных отображений была выбрана «Иллюстрация Лоренца»:
с заданием секретного стартового значения х0, для получения уникального ДХР. Значение х0 известно адресату и передается ему по другим каналам, включая курьерскую почту.
Выбор одноместного дискретного отображения Лоренца обосновывается его низкой сложностью вычислений по отношению к множеству других известных отображений [3].
Кроме этого, адресату необходимо передать по другим каналам связи размер Ti служебного файла, как число позиций всех символов, и числа (к символов СС сообщения + р символов ОС (псевдотекст), p>>k). Генератор (3) останавливает свою
Никулин А. А., Довгаль В. М., Гордиенко В. В., Лаппо П. В.
Метод стеганографии, основанный на хаотически - детерминированном рассеивании
местоположений символов секретного сообщения
работу, когда длина ДХР t равна TL. Поскольку алгоритм работает со строкой символов
- словом, имеющим длину с размером?!, то символы СС размещаются в начале слова и представляют собой его собственное начало. При этом пробел (шпация) также является символом заданного фиксированного алфавита, а оставшиеся элементы заполнить служебным символом «*». Затем, имея два массива одинаковой длины, реализуется взаимно однозначное соответствие между каждым числом ДХР и каждым символом всего сообщения. Для осуществления хаотического рассеивания символов (один байт) массива используется процедура упорядочения элементов ДХР. Она позволяет добиться хаотически распределенных местоположений символов текста в пространстве всего сообщения с длиной, равной n символов.
После этого производится заполнение сообщения псевдотекстом в позициях, отмеченных служебным символом *. Выполнение и формирование человеком осмысленного текста ОС представляет собой сложную последовательность действий, поскольку необходимо совпадение символов псевдотекста и хаотически рассеянных символов СС. В настоящее время созданы эффективные программные средства генерации осмысленных текстов. Например, ANCHOR - для генерации текстов, простой интерфейс, размер — 300 Кб. Программа размещена на сайте создателя программы (http://www.yurok.co.ua/4.html). Программа Generating the Web - имеет расширенные функциональные возможности для генерации текстов методом переборов и перестановок. Перестановки являются простыми с одинаковыми и разными разделителями, с использованием различных переменных и других опций (http://www.generating-the-web.com/generating-the-web.shtml). Лучшей из числа бесплатных программ является SeoGenerator (SEO Anchor Generator), которая представляет собой гибкие инструменты генерации текстов. SeoGenerator ориентирован на SEO оптимизаторы, что позволяет существенно сократить затраты времени при выполнении рутинных операций (http://www.seogenerator.ru). Также имеется множество платных программ с расширенными функциональными свойствами, а также с применением синонимайзеров, а также других семантических и синтаксических эффектов генерации осмысленных текстов (см. подборку http://tpl-it.wikispaces.com). Для этого необходимо заполнить поле ОС символами так, чтобы они вместе с входящими символами СС составили осмысленный текст. По заданным условиям: длине слова, имеющим символы в их позициях, просматривается словарь и выводятся требуемые варианты слов для псевдотекста ОС, обеспечивающие совпадение символов в позициях.
Процесс извлечения секретного сообщения состоит из четырех этапов. Сначала адресат восстанавливает ДХР. После этого производиться его упорядочение. Элементы упорядоченного ДХР ставятся во взаимно однозначное соответствие символам сообщения. Последний этап - восстановление позиций символов СС. Для этого используется исходный неупорядоченный ДХР и восстанавливаются позиции СС в начало сообщения в строгом соответствием с числами ДХР. По завершению этого процесса адресат будет иметь строку, в которой первые к символов будут представлять собой восстановленное секретное сообщение.
Метод представляет собой гибрид, объединяющий принципы криптографии и стеганографии, что позволяет существенно повысить устойчивость к информационным атакам. При этом адресату в электронном сообщении передается только псевдотекст, а стартовое значение генератора ДХР и числа n и k передаются ему по другим каналам.
К настоящему времени нами осуществлено определение оптимальные значения чисел n и k, а также разработана модификация предлагаемого метода в интересах
расширения объемов СС, поскольку анонсированный в докладе метод имеет значимые ограничения на его длину.
Библиографический список
1. Васин Т. С. Обзор современных алгоритмов стеганографии / Т. С. Васин // Наука и образование -ЭНИ. МВТУ им Баумана. - Эл. № ФС 77 - 48211, 2012 . 7 с. http://technomag.edu.ru/doc/370605.html
2. Грибунин, В. Г. Цифровая Стеганография / В. Г. Грибунин, И. Н. Оков, И.В. Туринцев. - Москва: Солон-Пресс, 2002. - С. 62-66.
3. Паркер, Т. С. Введение в теорию хаотических систем для инженеров / Т.С, Паркер Л.О. Чжуа // ТИИЭР. - 1987. - Том 75. - № 8. - С. 6-40 (и другие статьи этого тематического сборника).
