Формування компетентності зі стеганографії у бакалаврів спеціальності "Кібербезпека" з навчальної дисципліни "Комп'ютерна графіка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формування компетентності зі стеганографії у бакалаврів спеціальності “Кібербезпека” з навчальної дисципліни “Комп'ютерна графіка”

Матвійчук-Юдіна О.В.

В статті визначено та проаналізовано головні аспекти проектної роботи з комп'ютерної графіки, що охоплює основні чинники формування компетентності з теорії стеганорафії у студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 “Кібербезпека” при вивченні навчальної дисципліни “Комп 'ютерна графіка ”. Розроблено та впроваджено методику надання початкових практичних знань, умінь і навичок для формування компетентності з технології стеганографії у бакалаврів спеціальності “Кібербепека”. Деталізовано і впроваджено моделі реалізації стеганографічних методів формування відкритого повідомлення та його вбудовування в файл-контейнер. Досліджено та охарактеризовано графічне представлення і розташування відкритого інформаційного повідомлення у вигляді декількох цифрових графічних файлів. Наведено приклади по представленню і вбудовуванню відкритого інформаційного повідомлення у вигляді безпосередньо тексту в стегано-контейнер.

Ключові слова: стеганографія, комп'ютерна графіка, стеганографічні методи, компетентності бакалаврів кібербезпеки.

МАТВИЙЧУК-ЮДИНА О. В. Формирование компетентности по стеганографии у бакалавров специальности “Кибербезопасность” по учебной дисциплине “компьютерная графика”.

MATVIYCHUK-YUDINA O. V. Forming of competence on steganografii for the bachelors of speciality “Cyberbuck safety” on educational discipline “computer graphics”.

In the article marked and analysed main aspects of project work to on computer graphics, which engulfs basic factors of forming of competence on the theory of steganorafi for the students of qualifying level bachelor of speciality 125 “Cyberbuck safety” at the study of discipline the “Computer graphics”. Developed and inculcated method of grant of initial practical knowledges, abilities and skills for forming of competence on technology of steganografii for the bachelors of speciality “Cyberbuck safety”. Detals and the models of realization of quilted grafichnikh methods offorming of the opened report and his building are inculcated in a file-container. Investigational and described graphic presentation and location of the opened information message as a few digital graphic files. Examples are resulted on presentation and building of the opened information message as a direct text in stegano-konteyner.

Keywords: quilted grafiya, computer graphics, quilted graphic methods, to the competence of bachelors cyberbuck of safety.

Вступ

В попередніх дослідженнях автора, детально розглядались питання формування певного переліку фахових компетентностейу студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 “Кібербепека” з навчальної дисципліни “Комп'ютерна графіка” та приведення їх у відповідність вимогам ринку праці і системі міжнародних стандартів [1].

Запропоновано новий підхід формування компетентностей фахівців з ІТ та їх безпеки, через систему міжнародних стандартів, світові моделі промисловості, а також спираючись на підґрунтя базових властивостей інформаційної системи, в тому числі:

- захист ресурсів інформаційної системи;

- висвітлення інформації та даних.

До освітніх розділів та лекційного матеріалу, що безпосередньо стосується захисту інформаційних ресурсів і даних для комп'ютерної графіки можна віднести такі теми, як:

- стеганографія (процес приховування критичних відеоданих);

- компресія або стиск інформаційного відео потоку;

- голографічний захист інформаційних ресурсів;

- різні класи та види рекламної діяльності підприємств, організацій різних форм власності,

- інфографіка різних класів тощо.

Деталізація формування підходів та переліку компетентностей фахівців з кібербезпеки з предмету “Комп'ютерна графіка” представлена в дослідженнях автора [1; 2; 3].

На базі вище зазначених досліджень внесено корекції щодо навчальних програм та запропонованоновий перелік фахових компетентностей з підготовки бакалаврів спеціальності 125 “Кібербезпека” у відповідності до розробленої методики формування компетентностей з предмету “Комп'ютерна графіка”.

Як приклад, формування спеціальних компетентностей фахівців кваліфікаційного рівня бакалавр, автор пропонує розглянути розроблені приклади лабораторнихробіт для формування компетентностей за новою моделлю, а саме: стеганографія бакалавр кібербезпека

- здатність забезпечувати процес приховування критичної відеоінформації в ІКС (стеганографія);

- здатність забезпечувати процеси голографічного захисту інформаційних ресурсів ІКС (голографія);

- здатність до розробки, забезпечення та підтримки різних класів та видів систем інфографіки [2].

Компетентність зістеганографії - здатність забезпечувати процес приховування інформації в графічне повідомлення в ІКС.

Дослідження в контексті що безпосередньо присвячені проблемі викладання комп'ютерної графіки варті праці таких сучасних провідних вітчизняних вчених, як С. Горобця, В. Мироненка, М. Новожилової, Н. Федотової та ін., проблеми в сфері стеганографіїнадають ознаки, тлумачення основних понять в комп'ютерній графіці, і окреслюють компетентності в стеганографії та в стеганоаналізі,праці таких зарубіжних науковців, як: В. Дьяконова, Д. Кіровського, М. Пейнадо, А. Фебіана, А. Г. Коробейникова, С. С. Кувшинова, С. Ю. Блинова, А. В. Леймана, С. И. Нестеровата ін.

Метою досліджень є: розробити та впровадити методику надання початкових практичних знань, умінь і навичок з метою формування компетентності з теорії стеганорафії у студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 “Кібербепека” з предмету “Комп'ютерна графіка”.

Результати дослідження

Стеганографія - тайнопис (з грецької: віедапов - таємниця, секрет; дгарИу - запис). Стеганографічні технології та методи кібернетичного захисту інформаційних (корисних) повідомлень, можна реалізувати за допомогою різних систем і їх властивостей, а саме - технічних, фізичних тощо [4].

Приховання корисного повідомлення методами стеганографії значно зменшує ймовірність або зовсім унеможливлює виявлення самого факту передачі інформації. Стеганографія це наука, яка вивчає способи і методи приховання конфіденційних повідомлень.

Стеганографія - це наука, яка ґрунтується на технологіях, методах і моделях приховування факту вбудовування корисного інформаційного повідомлення (відкритого тексту) в інше повідомлення (контейнер)з метою забезпечення конфіденційності передачі даних [5].

Технології, сукупність методів і моделей стеганографії призначені для запобігання вилученню корисної інформації з інформаційного потоку несанкціонованим або не авторизованим користувачем [4].

Стеганографічним контейнером називається графічне повідомлення, в яке буде розміщено (приховано) корисну інформацію або конфіденційні дані (відкритий текст). Будь-який файл чи потік даних може бути цифровим контейнером, якщо контейнер не містить корисного інформаційного повідомлення, то його називають порожнім. Контейнер, що містить корисні дані називається - заповненим стеганограмою, або стеганоконтейнером [4, 5].

Цифрові методи стеганографії використовують для приховування даних властивості інформаційного контейнера, а саме:

- файл-контейнер, який не потребує абсолютної точності якісної обробки даних, може бути змінений з втратою якості чи розміру, але без втрати безпосередньо функціональності самого файлу;

- відсутність спеціального інструментарію або нездатності органів чуття людини надійно розрізняти незначні зміни в файл-контейнерах, що є наслідком вбудовування корисного повідомлення [6].

За типом контейнерів розрізняють методи, що використовують текстові, аудіо, графічні чи відеосередовища. Кожний виділений клас зорієнтовано на максимальне використання особливостей відповідного середовища та його властивостей. Наприклад, графічні методи використовують особливості людського зору, такі як чутливість до контрасту, розміру, форми, кольору, місцеположення або загальної якості цифрового зображення.

За способом вбудовування інформації (в контейнер) методи поділяються на форматні та неформатні.

Форматні базуються на особливостях формату зберігання даних, які являють собою файл-контейнер. У рамках таких методів формат зберігання порожнього контейнера аналізується з метою відшукання тих службових полів у заголовку файлу, зміна яких у конкретних умовах не вплине на функціональність контейнера. Це можуть бути службові поля, які не використовуються сучасними програмами, не повністю заповнені поля коментарів тощо.

Неформатні ґрунтуються на вбудовуванні інформації безпосередньо у данні порожнього файла-контейнера. Зазначені не форматні методи, також поділяються на два класи процедур різних типів [6].

На даний час існує декілька най поширених підходів, щодо приховування корисного інформаційного повідомлення або відкритого тексту в файл-контейнер:

- пряме вбудовування відкритого тексту (зображення, тексту, даних, тощо) в файл-контейнер;

- не пряме приховування відкритого тексту, тобто реалізація покрокового процесу з виконанням попередніх процедур трансформації відкритого тексту за встановленим алгоритмом чи функцією (стик тексту, зображення чи шифрування даних).

Стиснення даних - це процедура трансформації даних за встановленими правилами, алгоритмами або функціями, яка проводиться з метою зменшення обсягу інформації (розміру файла) [7]. Стиснення буває без втрат (коли можливе відновлення вихідних даних без спотворень), або з втратами (відновлення можливе з незначними спотвореннями чи з контрольованими втратами). Стиснення без втрат використовується при обробці та збереженні ПЗ і критичних даних. Стиснення з втратами зазвичай застосовується для зменшення об'єму звукової, фото, та відеоінформації. Зрозуміло, що стеганографія використовує тільки методи стиску без втрат інформації з урахуванням відтворення повної ідентичної копії вбудованого відкритого тексту.

Методи і графічні проекти надбання вмінь і навичок стеганографії.

Авторами розроблено та впроваджено приклади практичного виконання, розглянутих вище підходів до стеганографічного захисту інформації при розміщенні в контейнері відкритого повідомлення, а саме з процедурою попередньої трансформації базового інформаційного повідомлення на тлі операції стиснення. Операції стиснення можна виконувати, як приклад, спираючись на прикладне ПЗ архівації даних без втрат інформації типу PKZ! компанії PkWаreабо інше ПЗтипу WjnZjp (файлові архіватори і компресори фірми Corel) [5].

Під архівацією даних будемо розуміти процес стиснення даних, що представлені у вигляді зображення або тексту (корисного інформаційного повідомлення). Зрозуміло, різни класи даних, а саме інформаційне повідомлення у вигляді контрастного, штучного чи монохромного зображення може бути скомпресоване різними типами архіваторів з різним ступенем стиску та якості. Однак в запропонованих прикладах, будемо рекомендувати використовувати оптимальний архіватор, як для текстів, так і для фото зображень.

Архіватор ZiP - з англ. Zone Improvement Plan (“зональний план покращення”) - найбільш популярний та поширений в світі метод архівації файлів та стиску даних без втрат інформації. Традиційно архіви ZF, можуть містити один чи кілька файлів чи каталогів з різними класами повідомлень або велику кількість файлів одного типу (текст, зображення, двійкова послідовність, тощо).

Каталоги архівів ZІР,традиційно зберігаються у вигляді стиснених файлів з розширенням .гір, .zipx або .zi. Для створення ZF - архівів і в подальшому їх декомпресії (розпакування) файлів, що знаходяться в каталогах, можуть бути використані спеціальні утиліти, наприклад, як в нашому випадку термінальні PKzi й PKUnzi[3] або графічні WhZ^, WjnRAR, 7^ірта інш.

WhZ^ файловий “пакувальник” фірми Corel для підтримки різних операційних систем, в т.ч. OS Місговоїї Windows з урахуванням формату ZF як базового (підтримуються архівні формати: .jpg, .rar, jso, .ітд, тощо) [7].

Перший крок.

Для виконання практичного надбання базових навичок з стеганографії, необхідно створити графічний файл-контейнер, а саме з цифрового зображення різних форматів (приклад формату .jpg, рис. 1) з метою подальшої реалізації стеганографічногометоду поступової трансформації і вбудовування інформаційного повідомлення у вигляді zip-файлу.

Рис. 1. Файл-контейнер у вигляді графічного файла - plane.jpg

Для деталізації прикладу, можна впровадити дві моделі формування відкритого повідомлення на базі:

- графічного представлення і вбудовування відкритого інформаційного повідомлення у вигляді декількох цифрових графічних файлів;

- представлення і вбудовування відкритого інформаційного повідомлення, безпосередньо, у вигляді тексту.

У першому випадку файл-контейнер це цифрове фотозображення літака у вигляді графічного файла - plane.jpg (рис. 1).

Другийий крок.

Для виконання наступного кроку, запропонуємо створити графічне інформаційне повідомлення - відкритий текст (рис. 2 А, В, С) з подальшою архівацією його в єдиний стислий (кодований) файл-архів у вигляді гір- файлу.

Використовуючи ПЗ графічного архіватора Мп7ІР або МпРАР виберемо необхідні доступні функції та згідно вибраного шляху виберемо і проведемо операцію завантаження і компресію файлів А.]рд,В.]рд,С.ірд.

Файли А.jpg, В.jpg, С.jpg будемо вважати, яквідкрите інформаційне повідомлення увигляді цифрових зображеньлоготипів Харківського і Київського Університетів та логотипу Технічного ліцею ННТ У “КПІ” (рис. 2).

Рис. 2. Відкрите інформаційне повідомлення у вигляді цифрових зображень логотипів навальних закладів України

Подальшим кроком повинно бути створення єдиного файл-архіву - рісі.гір. Для виконання цієї операції запакуємо три різні зображення в А.]рд В._ірд С.}рд в архів рісї.гір.

В даному випадку єдиний архів рісї.гір, ще являє собою інформаційне повідомлення у вигляді так званого - “відкритого тексту”, бо він ще не вбудований у файл-контейнер. Однак, зображення логотипів, вже пройшли перші трансформації у вигляді компресії (кодування) та ці кроки вносять доповнення до назви повідомлення - “кодований (стислий) відкритий текст”.

Сучасне ПЗ архіваторів має додаткову функцію при компресії даних - шифрування. При виконанні операції стиску даних, з'являється додаткове повідомлення з пропозицією зашифрувати ваші данні різними типами шифраторів.

Третій крок

Останнім кроком вбудовування кодованого відкритого тексту у вигляді файлу рісї.гір, повинно бути використання прикладного програмного забезпечення, що може реалізувати різні методи стеганографії придатні за функціональними можливостями до розміщення скомпресованих .zip файлів у графічний файл-контейнер.

Для того, щоб приховати стислі зображення трьох логотипів рісї^ір з архіву у графічний файл plane.jpg, скористаємось прикладним програмним продуктам, а також вкажемо безпосередні шляхи знаходження файлів:

- кодованого відкритого тексту рісї^ір (з шифруванням або ні);

- фалу-контейнеру plane.jpg;

- місце подальшого розташування заповненого фалу-контейнеру з стеганограмою або стеганоконтейнера зеоге1:_їїІе.)рд.

В подальшому необхідно виконати зворотні процедури вилучення кодованого відкритого тексту та декомпресії графічного інформаційного повідомлення. Файл-контейнер з стеганограмою не повинен відрізнятись на погляд людини експерта від рис. 1, а також в подальшому вилучені відкриті повідомлення логотипів не повинні бути спотворені.

Додатковим прикладом вбудовування інформаційного повідомлення, може бути використання ПЗ для приховання текстової інформації в файл формату PNG або інших типах форматів.

Висновки та перспективи подальших досліджень

В роботі розроблено та впроваджено методику надання початкових практичних знань, умінь і навичок для формування компетентності з теорії стеганорафії у студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 “Кібербепека” з предмету “Комп'ютерна графіка”.

На базі розроблених прикладів деталізовано і впроваджено моделі реалізації стеганографічних методів формування відкритого повідомлення та його вбудовування в файл-контейнер на базі:

- графічного представлення і розташування відкритого інформаційного повідомлення у вигляді декількох цифрових графічних файлів;

- представлення і вбудовування відкритого інформаційного повідомлення у вигляді безпосередньо тексту в стегано-контейнер.

Використана література