Диплом ЦВЗ (1221233), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Таблица 4.13 - Робастность стегосистем, использующих контейнер MilkyWay.tiff к атакам

Продолжение таблицы 4.13

Стегосистема, использующая алгоритм встраивания в наименее значащий бит робастна к удалению части изображения справа при длине сообщения не более 15 символов.

Для устойчивости стегосистемы, основанной на использовании алгоритма Куттера, к фильтрации при помощи функции Гаусса и уменьшению яркости, необходимо увеличить энергию сигнала до 0,15. А для робастности к увеличению яркости необходимо ещё и увеличить количество встраиваний до 500.

Стегосистема, использующая алгоритм Коха устойчива к масштабированию изображения с длиной сообщения не более 4 символов, к обрезанию изображения справа – не более 7 символов.

4.3.6 Итоги исследования

Подведём итоги исследования.

Наихудшие результаты показали стегоситемы, использующие встраивание в наименее значащий бит. Эти системы устойчивы только к удалению областей изображения, в которые не ведётся встраивание (встраивание ведётся сверху вниз, слева направо в каждый второй бит). Следовательно, алгоритм встраивания в наименее значащий бит не применим для построения стегосистем при высокой вероятности проведения атак в стегоканале. Данный алгоритм может быть успешно использован для построения хрупких стегосистем.

Стегосистемы, основанные на использовании алгоритма Куттера, устойчивы к применению некоторых фильтров, изменению яркости, обрезанию изображения (за счёт многократного дублирования информации). Серьёзными недостатками является разрушение ЦВЗ при сжатии JPEG (которое является очень распространённой операцией) и поворотам изображения. Такие стегосистемы являются полухрупкими.

Стегосистемы, использующие алгоритм Коха, робастны к повороту изображения (вследствие блочности алгоритма), сжатию JPEG, фильтрации изображения. Недостатком является последовательное встраивание битов сообщения в каждый блок, что приводит к низкой робастности к удалению частей изображений. Тем не менее такие стегосистемы обладают довольно высокой робастностью и могут применяться для защиты авторских прав на изображения.

Стегосистемы, использующие при встраивании ЦВЗ алгоритм Смита устойчивы к поворотам изображения, сжатию JPEG, использованию фильтров. Но такие стегосистемы совершенно не устойчивы к обрезанию изображения (ЦВЗ разнесён по всей площади изображения).

В результате исследования выяснилось, что самыми сложными для стегосистем атаками являются масштабирование и обрезание изображения. Рассмотренные стегосистемы либо вовсе не робастны к этим атакам, либо робастны при резком снижении пропускной способности.

Решением данной проблемы может быть проверка соотношений размерностей изображения. Необрезанные фотографии имеют чёткое соотношение ширины и высоты, и изменение пропорций может указывать на обрезание изображения злоумышленником (хотя обрезать изображение может и автор). Для устойчивости к обеим этим атакам рекомендуется сопровождать изображение данными о его размерах, а также (это касается всех атак) ограничивать доступ к защищаемым изображениям нестеганографическими методами.

4.4 Исследование времени работы алгоритмов генерирования и встраивания ЦВЗ в изображения

При исследовании работы любого программного алгоритма важным критерием его эффективности является затрачиваемое на работу время. Время является важным вычислительным ресурсом, а минимизация затрат этого ресурса – важной задачей для разработчика алгоритма.

Измерим среднее время работы (в секундах) алгоритмов генерирования и встраивания цифровых водяных знаков, реализованных в программном комплексе. Среднее время работы алгоритма будет определяться как среднее арифметическое времён, затрачиваемых на работу при встраивании в конкретное изображение. Для исследования выбраны 7 тестовых изображений: Desert.jpg (фотография-пейзаж), Tulips.jpg (фотография-изображение цветов), P1010025.jpg (фотография невысокой чёткости, сделанная с любительской фотокамеры), Lena.bmp (точечное изображение-портрет), Napoleon.png (репродукция картины), Potrace-logo-468.png (логотип, созданный в графическом редакторе), MilkyWay.tiff (космический снимок, представленный в формате TIFF). Причём время, затрачиваемое на генерирование, встраивание и извлечение ЦВЗ, рассматриваются отдельно.

Для объективности исследования будем измерять время работы каждого алгоритма для каждого контейнера по 10 раз и заносить в таблицу среднее значение. Так как время работы любого алгоритма зависит от характеристик ПК, языка программирования и среды разработки, в которой проводится исследование, необходимо указать данные характеристики. В таблице 4.14 даны сведения о процессоре, оперативной памяти и среде программирования.

Таблица 4.14 - Характеристики ПК и среда программирования

Для измерения времени используем функцию clock библиотеки time. Результаты исследования приведены в таблицах 4.15 – 4.18.

Таблица 4.15 - Время работы алгоритма встраивания в наименее значащий бит

Таблица 4.16 - Время работы алгоритма Куттера-Джордана-Боссена

Таблица 4.17 - Время работы алгоритма Коха-Жао

Таблица 4.18 Время работы алгоритма Смита-Комиски

По результатам исследования самым быстрым алгоритмом стал алгоритм Куттера-Джордана-Боссена (среднее время – 0,645 секунды). Ни для одного изображения время исполнения не превысило отметки в 1 секунду. Лучшее время достигнуто при использовании в качестве контейнера изображения Tulips.jpg (0,271 секунды). Такое быстрое исполнение связано с наименьшим среди всех изображений количеством встраиваний ( ). В данном методе генерирование ЦВЗ, включаещее в себя ещё и генерирование ключей, происходит практически мгновенно. Куда больше времени занимает генерирование координат и встраивание в контейнер, а также извлечение цифрового водяного знака из контейнера-изображения.

Характеристики

Список файлов ВКР