Вадим Гребенников - Стеганография. История тайнописи

Схемы ЦВЗ основаны на несовершенстве человеческой системы восприятия. Технологии сокрытия секретных сообщений используют тот факт, что зрение человека нечувствительно к малым амплитудным изменениям, а также малым изменениям во временной или частотной областях.

Безусловно, наиболее существенный недостаток (пока!) обеих схем — ЦВЗ и ИИС — то, что они не «ВОRЕ»-стойкие. «ВОRЕ» (англ. breaк once run everywhere — сломанный однажды работает повсюду). То есть, взломав единственного участника (отладчиком, инженерным анализом или атакой на чувствительность), можно извлечь секретную информацию и воссоздать оригинал или создать такую новую копию, что детектор сделает вывод об отсутствии ЦВЗ в контенте.

Отчасти эту проблему решают асимметричные схемы ЦВЗ. Однако стойкость «ВОRЕ» к атаке не играет роли, когда ЦВЗ используется как ИИС, поскольку процесс обнаружения полностью выполняется на стороне сервера.

В настоящее время технологии ЦВЗ применяются в большом числе областей: защита от копирования, мониторинг авторских прав служб телерадиовещания, идентификация владельца, проверка прав собственности, контроль торговых сделок, контроль устройств тиражирования, аутентификация данных и др.

Отличительной чертой систем ЦВЗ (далее — СЦВЗ) является то, что в большинстве случаев наличие в контейнере водяных знаков не скрывается, скорее, наоборот, является фактором сдерживания нелегального использования, тогда как целью классической стеганографии является скрытие самого факта передачи сообщения.

Другим отличием является то, что в СЦВЗ встраиваемые сообщения могут учитывать свойства контейнера, в то время как для классических стеганографических систем сообщение, как правило, не зависит от контейнера. Рассмотрим основные характеристики систем цифровых водяных знаков.

1. Эффективность — вероятность обнаружения водяных знаков в контейнере сразу после внедрения. Она может быть меньше 100 %. Хотя эффективность 100 % очень желательна, но этот результат может сильно повлиять на другие показатели, например, на точность. Выбор значения эффективности зависит от целей, поставленных перед разработчиками СЦВЗ.

2. Точность — степень сходства оригинальных данных и контейнера. Степень сходства оценивают, используя моделирование человеческого восприятия. От совершенства таких моделей зависит фактическая точность СЦВЗ. В некоторых приложениях степень сходства может быть уменьшена в обмен на увеличение стойкости или уменьшение стоимости.

3. Стойкость — способность ЦВЗ выдерживать стандартные операции над цифровыми сигналами. Примерами таких операций являются компрессия с потерями, геометрические преобразования и др. Не все приложения требуют устойчивости ко всем возможным операциям. Скорее, ЦВЗ должны выдержать наиболее вероятные искажения, возможные после их встраивания. Значения требуемой стойкости различаются у различных приложений.

Существуют СЦВЗ, где стойкость, наоборот, нежелательна. Это так называемые системы с «хрупкими» ЦВЗ. В таких системах любое искажение контейнера приведет к утере встроенных ЦВЗ. Примечательно, что существуют СЦВЗ, например приложения аутентификации, в которых по изменениям ЦВЗ определяют произошедшие воздействия. В таких системах неизменность сообщения не является самоцелью.

4. Объем сообщения — полностью зависит от требований приложений. Например, многим приложениям необходимо, чтобы детектор ЦВЗ выполнял две функции: проверял, существует ЦВЗ или нет, и если существует, то определял его содержание. В таких системах объем сообщения может быть большим. Есть и другой класс приложений, в которых достаточно только проверить наличие ЦВЗ. Это важнейший параметр, так как он непосредственно влияет на стойкость системы. Чем больше количество скрываемой информации, тем ниже стойкость.

5. Размеры произведения — программное обеспечение, создающее водяные знаки, должно восстанавливать метки как в больших, так и в маленьких по размеру файлах.

6. Информированный или неинформированный детектор. В некоторых приложениях необходимо наличие оригинальных данных в процессе детекции ЦВЗ. В процессе детекции из защищенного контейнера вычитаются оригинальные данные, таким образом, остается только последовательность ЦВЗ. Оригинал также может быть использован для препятствования геометрическим искажениям.

Системы, в которых необходимо наличие оригинальных данных в процессе детекции, называют системами с информированным детектором или закрытыми СЦВЗ. Детектор, которому не требуются оригинальные данные, называют неинформированным («слепым») детектором, а системы — открытыми СЦВЗ.