بخشی از مقاله
چکیده
امروزه نیاز به ارتباطات سریع و امن اطلاعات امری ضروری میباشد. به منظور انتقال امن اطلاعات از روش های پنهانسازی استفاده میگردد. در میان این تکنیکها، روشهای پنهاننگاری برخلاف سایر تکنیک های امنیتی، وجود اطلاعات مخفی را انکار میکنند. الگوریتم پنهاننگاری شامل دو فاز جاسازی اطلاعات سری در فرستنده و استخراج اطلاعات در گیرنده است. برای جاسازی اطلاعات، از تصویر، ویدئو و صوت استفاده میشود. اطلاعات سری بوسیله یک کلید به صورت رمزی در میآید و در واسطههای چندرسانهای ذخیره می گردد. درکارهای گذشته مسأله بهینه سازی در حوزهی مکان به خوبی کار نشده است و بدست آوردن یک تصویر پنهان نگاری شده با کیفیت بالا جای بحث دارد.
در این مقاله، روشی مبتنی بر رمزنگاری متقارن برای رمزنگاری اطلاعات متنی قبل از جاسازی و الگوریتم کرم شبتاب برای پنهاننگاری اطلاعات رمزی در تصاویر دیجیتال پیشنهاد شده است.نتایج حاصل حاکی از عملکرد مناسب از نظر امنیّت و مقاومت داشته و توانایی تعبیهی حجم بالایی از بیتهای پیام را دارد. بعد از درج اطلاعات رمزی در تصویر میزبان، مقدار 1PSNR بین تصویر میزبان و تصویر پنهان نگاری شده محاسبه میشود. مقدار PSNR با تکرار الگوریتم پیشنهادی بهتر گردیده و افزایش مییابد. نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی که در محیط نرم افزار متلب انجام شده است، حکایت از بهبود 11 درصدی نسبت به روشهای پیشین دارد.
-1مقدمه
در جوامع معاصر، استفاده روز افزون رسانههای دیجیتال سبب شده است تا مسئله امنیت فایلهای این رسانهها به عنوان یکی از اولویتهای مورد توجه مخصوصا در برابر کاربرانی که دارای تمایلات بدخواهانه می باشند، مطرح گردد که این قضیه علی الخصوص در اینترنت صحت خواهد داشت. رمزنگاری استفاده از تکنیکهای ریاضی، برای برقراری امنیت اطلاعات است. دراصل رمزنگاری دانش تغییر دادن متن پیام یا اطلاعات به کمک کلید رمز و با استفاده از یک الگوریتم رمز است، به صورتی که تنها شخصی که از کلید و الگوریتم مطلع است قادر به استخراج اطلاعات اصلی از اطلاعات رمز شده باشد. در مواردی که تبادل اطلاعات رمز شده مشکل آفرین است باید وجود ارتباط پنهان گردد.
در حقیقت پنهاننگاری پروسهای است که در طی آن یک داده را در دیگر شکلهای دادهای مثل فایلهای عکس یا متن مخفی میکنند. معروفترین و رایجترین روش مخفی کردن داده در فایلها بکارگیری تصاویر گرافیکی به عنوان مکانهایی مخفی میباشد. با ترکیب این دو روش میتوان محرمانگی و حفظ امنیت اطلاعات محرمانه را بسیار بهبود بخشید - . - Patel, Z.V ,2015 برای عملیات پنهاننگاری در تصاویر دیجیتال روشهای متعددی ابداع شده است که شامل کار در حوزه مکان و یا فرکانس میباشد - Feng, B,2010, Gibbs, Ch,2015 - و هر یک دارای مزایا و معایب خاص خویش بوده و کاربرد ویژهای را دارا میباشد.
. - Juneja, M,2014 جاسازی در1LSB از معمولترین روشهای پنهاننگاری در تصاویر است که حملات متعددی به آن مطرح گردیده است که برخی دقیق بوده و برخی دیگر دقت کمی دارند - . - Mohammadi, F,2014 , Shingote, P. N,2014 امروزه تحقیقات در این زمینه، روی به سوی افزایش ظرفیت، افزایش کیفیت و کاهش شک برانگیزی تصویر خروجی دارد - . - Chia-Chun, W, 2011 , Jyoti, Md,2013 در این مقاله سعی بر آن شده است که طرح جدیدی در زمینه پنهاننگاری تصویر مبتنی بر تکنیک رمزنگاری ارائه شود.
در روش ارائه شده، ابتدا تصاویر محرمانه مورد نظر به باینری تبدیل شده و سپس از طریق یک تکنیک رمزنگاری، رمز میشود؛ برای امنیت بیشتر از عملگر منطقی XOR استفاده میشود. و در نهایت اطلاعات محرمانه در پیکسلهای تصویر میزبان در LSB1 و LSB2 هر پیکسل درج میشود. گفتنی است که محققان سالهای متمادی در حال تحقیق برای پنهان کردن اطلاعات در تصاویر بوده و بسیاری از چالشها را مرتفع ساختهاند. اما همچنان بسیاری از پرسشها بدون پاسخ باقی مانده است. یکی از این پرسشهای اساسی، چگونگی طراحی یک روش امن برای جاسازی اطلاعات در تصاویر دیجیتال میباشد.
-1-1روشهای پنهاننگاری تصاویر دیجیتالی
پنهاننگاری، علم و هنر پنهانسازی اطلاعات مهم در اطلاعات دیگر است. پنهاننگاری باید طوری صورت گیرد که اطلاعات میزبان از بین نرود تا کسی نتواند از وجود اطلاعات مخفی مطلع شود؛ بدین معنی که اگر اطلاعات در فایلهای صوتی یا تصویری قرار میگیرد، از کیفیت این فایلها به نحوی قابل درک نکاهد. یکی از رایج ترین و سادهترین الگوریتمهای پنهان-نگاری حوزه ی مکان، الگوریتم LSB است.
· روشهای پنهان نگاری در حوزهی مکان
روشهای حوزهی مکان به روشهایی گفته میشود که در آن تصویر را بدون انتقال به حوزهی فرکانس یا هر نوع تبدیل دیگر، مورد پردازش قرار داده و بیتهای سرّی را داخل پیکسل های مورد نظر در تصویر حامل جاسازی کنیم.
· روش بیتهای کم ارزش
یکی از روشهای اولیه در پنهاننگاری تصاویر دیجیتالی، استفاده از بیتهای کم ارزش پیکسلها برای ذخیرهی اطلاعات سرّی بود که این روش توسط Kurak و McHugh ابداع شده و از 4 بیت کم ارزش استفاده می کرد.A,2010 -
شکل-1صفحات بیتی یک تصویر خاکستری - - Cheddad, A,2010
شکل - 1 - شامل تصویر قلعه در سمت چپ و هشت صفحهی بیتی مربوط به آن میباشد که از سمت چپ به راست و از بالا به پایین از با ارزشترین بیت به کمارزشترین بیت نشان داده شده است. بخش عمده از اطلاعات تصویر در بیتهای با ارزشتر قرار دارند و در واقع بیتهای کم ارزش کمتر دارای اطلاعات بامعنی هستند؛ پس برای مخفی کردن اطلاعات میتوان از بیتهای کم ارزش صرف نظر کرد - . - Cheddad, A,2010
· فرآیند تنظیم بهینه پیکسل
این روش دقیقا مانند LSB است با یک تفاوت که بعد از درج مقادیر بیتهای اطلاعات سرّی داخل پیکسلهای تصویر میزبان، مقادیر آن کمی تغییر داده میشود تا خطا کمتر باشد - . - Ghasemi, E,2010 که این فرایند باعث میشود که الگوریتمهای پنهانشکنی حساسیت کمتری به تصویر خروجی نسبت به روشهای پنهاننگاری قبلی نشان دهند.C,2004 -
· روش ارزیابی تصویر
این روش دقیقا مانند روش LSB میباشد با این تفاوت که یک مرحله بیشتر از LSB دارد. این روش در بین تصاویر موجود در گالری عکسهای کاربر، جستجو می کند و مناسبترین تصویر از لحاظ آماری را به کاربر معرفی میکند. روش کار به این صورت است که مثلا اگر دادهی سرّی به صورت 1000000001 باشد و بیتهای کمارزش تصویر هم به صورت 1000000000 باشد، درصد تناسب تصویر با دادهها %90 خواهد بود چون 9 بیت عین هم هستند.
هدف اصلی یافتن مناسبترین تصویر میزبان از بین تصاویر موجود در پایگاه تصاویر برای یک تصویر سرّی خاص میباشد. این کار بر اساس معیار شباهت بلوکهای تصویر سرّی و تصویر میزبان انجام میشود، مانند روشی که در - - Kermani, Z,2005 انجام شده، با این تفاوت که میزان شباهت بلوکهای تصویر در تصویر میزبان و تصویر سرّی محاسبه میشود و آدرس بلوکها به ترتیب در تصویر میزبان ذخیره میشوند.
