Сокрытие передачи и хранения информации. Стенография

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальная металлургическая академия УКРАИНА

Кафедра прикладной математики и вычислительной техники

Творческое задание

По дисциплине: «Защита информации»

На тему: «Сокрытие передачи и хранения информации. Стенография»

Выполнила:

ст. гр. ДИ-01-11

Максименко А.Р.

Проверила:

ст. вкл. Гуляева О.А.

Днепропетровск 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Сокрытие передачи и хранения информации

2. Стенография

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Каждый из читателей наверняка много раз видел фильмы, где супергерой / суперзлодей передавал зашифрованную информацию. Мы привыкли к слову «шифр», «шифрование» и любая тайная передача информации сейчас ассоциируетсяименно с этими словами. Хотя на самом деле, это далеко не так. Безопасная передача информации далеко не ограничивается криптографией (шифрования), а есть еще много методов и средств для этого.

В частности, автор этого материала хотел бы затронуть стеганографию. Стеганография -- это сокрытие самого факта передачи информации.

Чем это принципиально отличается от криптографии. В случае с криптографическими преобразованиями факт сокрытия информации очевиден. То есть, когда А передает информацию в Б, то В знает, что информация секретная, но не имеет (в лучшем случае) алгоритмов ее расшифровки, если она попадет ему в руки.

Стеганографические преобразования сообщения позволяют скрыть от злоумышленника сам факт передачи секретной информации. То есть, В, возможно и заметит обмен информацией между А и Б, но не усмотрит в ней ничего ценного.

Чем стеганографический метод лучше криптографического.

Сокрытие факта передачи информации уменьшает риски того, что секретная или конфиденциальная информация попадет к злоумышленнику, а даже если и попадет, он может не увидеть в ней ничего ценного (почему -- объясним ниже).

Это только в фильмах секретная информация героя обеспечена непробиваемым шифром. В реальной жизни, злоумышленник отправит к герою двух здоровенных Г. и Д., которые после очередного поломанного сустава все-таки узнают ключ для дешифровки.

В случае с стегосообщением, злоумышленник даже не будет мотивирован для таких действий, потому что стегосообщение не привлекает к себе внимания.

1. СОКРЫТИЕ ПЕРЕДАЧИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Сокрытие (утаивание) информации [Information hiding] - принцип разработки целостной структуры программы, согласно которому всякий компонент программы реализует или "упрятывает" единственное проектное решение.

Сокрытие информации - это фундаментальная концепция проектирования ПО, применимая ко всем программным системам.

Под цифровой стеганографией понимается скрытие одной информации в другой. Причем сокрытие это должно реализоваться таким образом, чтобы, во-первых, не были утрачены свойства и некоторая ценность скрываемой информации, а во-вторых, неизбежная модификация информационного носителя, не только не уничтожила смысловые функции, но и на определенном уровне абстракции даже не меняла их. Тем самым факт передачи одного сообщения внутри другого не выявляется традиционными методами.

В качестве носителя скрытой информации должен выступать объект (файл), допускающий искажения собственной информации, не нарушающие его функциональность. Внесенные искажения должны быть ниже уровня чувствительности средств распознавания.

В качестве носителя обычно используются файлы изображений или звуковые файлы. Такие файлы обладают большой избыточностью и, кроме того, обычно велики по размеру, обеспечивая достаточно места для сокрытия простого или форматированного текста. Скрываемое сообщение может быть простым набором чисел, изображением, простым или зашифрованным текстом. Многие мультимедийные форматы имеют поля расширения, которые могут заполняться пользовательской информацией, а могут быть забиты нулями - в последнем случае их также можно использовать для хранения и передачи информации. Однако этот наивный способ не только не обеспечивает требуемого уровня секретности, но и не может прятать значительные объемы данных. Решение этих проблем нашлось в следующем подходе.

В графических файлах, аудио и видео файлах обычно содержится множество избыточной информации, которая совершенно не воспринимается органами чувств человека (следует, правда, заметить, что даже эта избыточная информация очень и очень далека от оригинала, поскольку, во-первых данные всегда разбиваются на конечное число элементов, каждый из которых описывается конечным двоичным числом. Аналоговый же сигнал содержит потенциально бесконечное число сведений, которые обрубаются при оцифровке.) Поэтому при умеренной декрементации цифровых данных обычный человек, в силу своего анатомического строения не может заметить разницы между исходной и модифицированной информацией.

Предположим, что в качестве носителя используется 24-битовое изображение размером 800х600 (графика среднего разрешения). Оно занимает около полутора мегабайта памяти (800х600х3 = 1440000 байт). Каждая цветовая комбинация тона (пикселя - точки) - это комбинация трех основных цветов - красного, зеленого и синего, которые занимают каждый по 1 байту (итого по 3 на пиксел). Если для хранения секретной информации использовать наименьший значащий бит (Least Significant Bits - LSB) каждого байта, то получим по 3 бита на каждый пиксел. Емкость изображения носителя составит - 800х600х3/8=180000 байт. При этом биты в каких-то точках будут совпадать с битами реального изображения, в других - нет, но, главное, что на глаз определить такие искажения практически невозможно.

Цифровая стеганография реализуется следующим образом: имеется какой-то цифровой файл - контейнер (фото) (1) и сам файл-сообщение (2). Для обеспечения разрозненности и случайности значений зашифруем (A), так как шифровка обеспечивает большую степень защиты данных. Затем производится вставка сообщения в файл-контейнер. Затем можно свободно передавать файл, но пароль для расшифровки должен быть заранее передан по независимому каналу получателю информации.

Самой главной задачей является обеспечить наибольшее сходство файла контейнера с уже вложенным сообщением.

В младших битах изображений и других мультимедиа файлов имеются шумы - они распределены по всему файлу произвольным образом, и как правило представляют собой случайные числовые значения.

Для обеспечения псевдослучайности при вставке файла в контейнер используют алгоритмы шифрования. Для большей надежности и схожести оригинала следует использовать изображения с шумами в младших разрядах - это изображения, полученные при помощи цифровой фотокамеры или со сканера. Такие изображения уже содержат внутри себя случайный шум, который дополнительно маскирует факт внедрения посторонней информации внутрь файла. программный стенография криптография

Кроме скрытой передачи сообщений, стеганография является одним из самых перспективных направлений, применяемых для аутентификации и маркировки авторской продукции. При этом часто в качестве внедряемой информации используются дата и место создания продукта, данные об авторе, номер лицензии, серийный номер, дата истечения срока работы (удобно для распространения shareware-программ) и др. Эта информация обычно внедряется как в графические и аудио - произведения так и в защищаемые программные продукты. Все внесенные сведения могут рассматриваться как веские доказательства при рассмотрении вопросов об авторстве или для доказательства факта нелегального копирования, и часто имеют решающее значение.

Цифровая стеганография широкое распространение получила в последние 2 года. Стеганография в сочетании с криптографией практически достигает 100% защищенности информации.

Цифровые водяные знаки

В настоящее время можно выделить три тесно связанных между собой и имеющих одни корни направления приложения стеганографии: сокрытие данных (сообщений), цифровые водяные знаки (ЦВЗ) и заголовки. Остановимся подробнее на втором приложении.

Цифровые водяные знаки могут применяться, в основном, для защиты от копирования и несанкционированного использования. В связи с бурным развитием технологий мультимедиа остро встал вопрос защиты авторских прав и интеллектуальной собственности, представленной в цифровом виде. Примерами могут являться фотографии, аудио и видеозаписи и т.д. Преимущества, которые дают представление и передача сообщений в цифровом виде, могут оказаться перечеркнутыми легкостью, с которой возможно их воровство или модификация. Поэтому разрабатываются различные меры защиты информации, организационного и технического характера. Один из наиболее эффективных технических средств защиты мультимедийной информации и заключается во встраивании в защищаемый объект невидимых меток - водяных знаков. Разработки в этой области ведут крупнейшие фирмы во всем мире. Так как методы цифровых водяных знаков начали разрабатываться совершенно недавно, то здесь имеется много неясных проблем, требующих своего разрешения.

Название этот метод получил от всем известного способа защиты ценных бумаг, в том числе и денег, от подделки. В отличие от обычных водяных знаков цифровые знаки могут быть не только видимыми, но и (как правило) невидимыми. Невидимые анализируются специальным декодером, который выносит решение об их корректности. Цифровые водяные знаки могут содержать некоторый аутентичный код, информацию о собственнике, либо какую-нибудь управляющую информацию. Наиболее подходящими объектами защиты при помощи цифровых водяных знаков являются неподвижные изображения, файлы аудио и видеоданных.

2. СТЕНОГРАФИЯ

Стенография (от греч. уфеньт «узкое» и гсЬцейн «письмо») - применение особых упрощенных знаков для быстрой записи человеческой речи. Существуют также названия брахиграфия и тахиграфия (от греч. brachys «короткий» и tachys «быстрый»). Сокращения, а также упрощение в начертании отличают эти системы от чисто алфавитных. Скорость стенографического письма превосходит скорость обычного в 4-7 раз.

В настоящее время стенографические системы делятся на две группы - геометрические и курсивные (нотные алфавитоидные) системы. Т.н. "геометрические скорописные системы" берут за основу круг или эллипс, части круга, и прямые линии размещены строго горизонтально, вертикально или по диагонали. Первые современные системы сокращения были геометрическими. Таковыми были системы Питмана, Бойда, Тейлора, Прево-Делоне, Дюплюайе, Грегга (John Robert Gregg, 1867-1948, Ирландия, Shantonagh). Геометрический принцип подходит для односложных слов и аналитических конструкций, поэтому он распространен в основном в Англии и Франции. Курсивный принцип разработан в Германии, в который гласные обозначают подъемом или опусканием графем для согласных. Этого приема придерживается большинство стран Европы, включая и Россию (модификация Соколова), где государственные языки принадлежат флективному строю.

Алфавитными были системы Грегга и Дюплюайе; смешанными (позиционными) алфавитами - немецкие система Арендса и Габельсбергера (например, частичное игнорирование гласных, например, пропуск "а" внутри слова), шведская Мелина; консонантными - Тейлора и Питтмана, Teeline Shorthand (разработана в 1968 Джеймсом Хиллом и принята Национальным советом по подготовке журналистов Великобритании); буквенно-слоговыми - Бойда, Реймиллер.

Достаточно редкое явление слоговая («антислоговая») стенография, изобретенная англичанином Р. Бойдом (Boyd) в 1903. В ней гласные обозначаются угловыми и петлеобразными знаками, а следующие за ними согласные - ориентацией этих знаков в пространстве. Здесь задействован принцип поворотной симметрии (знаки поворачиваются на 45°): af - Г, ad - L.

Еще одно подразделение - на морфологические и фонетические стенографические системы.

Система Грегга основана на частях эллипса, крестообразно перечеркнутого двумя наклонными линиями, скоропись Питтмана - на прямых линиях и четвертушках окружности, повернутых на различные углы.

В 1588 Елизавета I выдала патент доктору Тимоти Брайту на «более короткий вид записи букв в целях облегчения обучения». В том же году Брайт опубликовал свою систему скорописи под названием «Стенография: искусство более короткой, быстрой и секретной записи букв». Она использовала комбинацию прямых линий, кругов и полуокружностей для записи групп слов. Брайт утверждал, что его систему можно освоить за два месяца; позднее критики утверждали, что это сделать так же трудно, как выучить иностранный язык. Дюплюайе использовал вертикальные и горизонтальные линии разного размера.

Первая алфавитная стенографическая система на геометрической основе появилась в Англии в 1602 с книгой «Искусство стенографии» Джона Уиллиса. За этой системой последовали другие орфографические системы, среди них - тахиграфический алфавит Т. Шелтона (Thomas Shelton 1600-50), который использовали популярный мемуарист С. Пепис, И. Ньютон и Т. Джеферсон. Англичанин Дж. Рич стал первым, кто записал «Новый завет» и «Псалмы» стенографически.

В 18 в. появилось много новых систем; среди них - система Томаса Гурни, репортера суда в Оулд-Бейли. Молодой Чарльз Диккенс использовал систему Гурни, когда в начале 1830-х работал парламентским репортером «Морнинг кроникл».

Первая скорописная стенографическая система, высокопарно названная «искусство знаков речи», была разработана Францем Габельсбергером (Franz Xaver Gabelsberger; 1789-1849, Германия, Мюнхен) в Германии в 1834. Она была основана на латинском алфавите, являлась относительно простой для адаптации разных языков и потому получила широкое распространение в 19 в. в Австрии, Швейцарии, Скандинавии и России. В 1928 она была принята в Италии как официальная.

Конкурирующие системы в Германии - Штольце (почти идентичная Габельсбергеру) и Г. Роллера (Heinrich Roller). В 1924 разработана Унифицированная немецкая скоропись (DEK; Deutsche Einheitskurzschrift), принятая по сей день в Германии и Австрии.

Первая серьезная фонетическая стенографическая система, то есть базирующаяся на звуках речи, а не на правилах написания, появилась в Англии в 1783 в Универсальной стенографии Сэмюэля Тейлора (An essay intended to establish а standard for an universal system of Stenography, or Short-hand writing). Принятая в английском суде, система Тейлора вышла вскоре на международную арену, поскольку первые разновидности этой системы были напечатаны в нескольких европейских странах и в 1819 в США.

В скорописи Тейлора гласные писались только в начале и конце слов, некоторые звуки обозначались одинаковой графемой (s-z, j-g и т.д.). Знаки чисто формально напоминают слоговую письменность индейцев Канады. Изолированные буквы означают слова, например: b (be, been, by), d (do, did), f (of, off, if), g (go, give, God, judge) и т.д.

Наиболее популярные системы стенографии, если брать время с 19 века, были изобретены Исааком Питманом (1813-1897) и Джоном Робертом Греггом. В 1837Питман создал фонетическую систему, названную им «Стенографическая запись звуков» (система эта очен6ь похожа на скоропись Джона Байрома). Переизданная в 1840 под названием «Фонография», эта книга ознаменовала прорыв в создании реально действенной скорописи, в которой все слова записывались строго в соответствии со звуком. В 1852 брат Питмана перевез эту систему в США и основал Фонографический институт в Цинциннати, штат Огайо. 97% стенографов Северной Америки к 1887 использовали систему Питмана или ее модифицированную версию.

Графемы согласных звуков в скорописи Питмана представляли собой геометрические линии. Гласные звуки записываются с помощью точек, штрихов или других значков, расположенных рядом с соответствующей согласной графемой. Если гласный предшествует согласному, первый записывается над или до согласной графемы, а если гласный следует за согласным, то записывается ниже или за согласной графемой. Краткие гласные звуки записываются точками, а долгие - линиями. Скоропись Питмана была первой фонетической в истории, первой, в которой толщина штриха имела значение звонкости/глухоты согласных, и первой, где место образования согласных влияло на вид кривой: знаки взрывных согласных - прямые линии, фрикативов - дуги, альвеолярных и зубных согласных - вертикальные линии. Сейчас фамилия Питмана ассоциируется со скорописью. Его система используется для 20 языков, включая латинский, японский и тамили, и в настоящее время ею пользуется 30 миллионов человек во всем мире. Это официальная система, которой записываются отчеты о заседаниях английского парламента.

Дж. Р. Грегг, который овладел системой скорописи Тейлора к 10 годам, отверг угловатые геометрические формы записи Питмана и создал более округлые. В «Фонографии легкой линией» (1888) независимые символы гласных и согласных стали писаться с наклоном, что облегчало их использование людьми, привыкшими к наклонному написанию букв. Поскольку система стенографии была фонетической, система Грегга могла быть легко адаптирована любым языком и в настоящее время является второй по распространенности в мире.

Скоропись Грегга примечательна максимально возможной экономностью алфавита: консонантные знаки состоят всего из одного штриха (знаки для гласных представляют собой петли и крюки с диакритикой). Другая инновация системы Грегга - подразделение алфавита на знаки прямого и обратного написания (например знак для t пишется снизу вверх - /, а для ch сверху вниз, хотя графически выглядит также, как и t). Расположение знаков для петлевых знаков для гласных инвариантно.

Скоропись Грегга адаптирована к африкаанс, эсперанто, тагалог, французскому, немецкому, ивриту, ирландскому, итальянскому, японскому, польскому, португальскому, испанскому, каталонскому языкам.

Третьей после систем Питмана и Грегга является система, называемая просто «скоропись». Так свою систему назвала ее создательница, учительница стенографии из Коннектикута, Эмма Деарборн. Система появилась в США в 1923 и в Британии в 1927. Первоначально разработанная для пишущей машинки, скоропись была модифицирована в 1942, чтобы ее можно было применять, используя перо или карандаш. Как форма сокращения письма, использующего латинские буквы и знаки пунктуации, она имеет преимущество перед другими системами в том, что написание более чем 20.000 слов может быть транскрибировано при помощи только 60 правил и 100 кратких форм и стандартных сокращений.

Специфика французской системы Дюплюайе состоит в использовании разных наклонов знака / (например k, g угол наклона 45°, l, r - примерно 30°), а также вариативность знаков для гласных (в зависимости от окружающих графем они имеют 4 радиально симметричных варианта). Как и стенография Питмана, эта система нелинейна, и многие слова имеют весьма затейливую конфигурацию, напоминающую иероглиф. Другая французская система стенографии - Прево-Делоне (Prйvost-Delaunay). Эти системы заменили скоропись Коссара, 1651.

Система стенографии Дюплюайе помимо французского языка адаптирована к немецкому, испанскому и румынскому. Интересно то, что эта скоропись насаждалась миссионерами (См. Миссионерские письменности) среди аборигенов Нового Света. Например, эта стенография обслуживала чинукский (торговый пиджина на основеиндейского языка чинук, существовавший до 1970 на северо-западном побережье Тихого океана от Орегона до Аляски); салишские языки лилоэт (St'бt'imcets), томпсон (Nlaka'pamuctsin, или Nlaka'pamux), оканаган.

Первое стенографическое общество было учреждено в 1726 в Лондоне, но просуществовало недолго, и лишь в 1840 появилось там же новое стенографическое общество. В 1839 в Дрездене учрежден Kцnigliches Stenographisches Institut, в 1872 Дюплюайе создает в Париже Institut stйnographique des Deux-Mondes, в 1851 Питман открывает Phonetic Institute в Бате (Bath) с отделениями в Лондоне и Нью-Йорке. Первый журнал, посвященный стенографии, появился в Англии в 1842. Первый международный стенографический конгресс состоялся в 1887. В 1949 в Болгарии организован Институт стенографии и машинописи. Первым, кто опубликовал стенографическую систему для японского языка, был Коги Тагуссари. В 1883 г. были открыты по этой системе курсы стенографии в Токио. В настоящее время существует Международная организация стенографов Интерстено, объединяющая скорописцев многих стран.

Описание системы ГЕСС

Стенография ГЕСС является безотрывным и безнажимным наклонным письмом. Знаки бывают разной высоты - одномерными (н, с, з, т, р, ц), двухмерными, которых большинство, трехмерными (б, ч, х) и четырехмерными (спецзнаки, обозначающие сокращения). Алфавитные знаки могут выступать на одну меру вверх (за условную черту, называемую контрольной), но не вниз (нижняя условная черта, на которой пишется большинство стенографических знаков, называется основной).

Эта система стенографии основана на позиционном (или нотном) методе передаче гласных (поднятие или опускание знаков для согласных влияет на качество предшествующего или, в редких случаях, последующего гласного).

ВЫВОДЫ

Стенографические средства позволяют решить ряд проблем по сокрытию передачи и хранения информации, которые не могут быть решены с применением криптографической техники. Кроме того, они находят применение а таких областях, как защита авторских прав на электронную продукцию, позволяют проследить использование различных продуктов путем внесения в них цифровых меток, а также организовать размещение легкодоступной справочной и другой вспомогательной информации в файлах со сложной структурой, таких, как георграфические карты, мультимедиа форматы и т. п. Основные вопросы, по которым применительно к данной проблематике проводились исследования:

- характеристики восприятия;

- способы сокрытия и затруднения обнаружения;

- сокрытие в графических файлах: дискретные преобразования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фоли Дж., Энциклопедия знаков и символов, 1997, М.;

2. Юрковский А.М., Стенография сквозь века, М., 1969;

3. Демачева Ю.С., Заранко К.М., Стенография, 1991;

Размещено на Allbest.ru