Аннотация
Чуа Тек Цзянь, Чуа Чай Вэнь, Нурул Хидаях Бинти Аб. Рахман и Исредза Рахми Бинти А. Хамид. Аудиостеганография со встроенным текстом. Аудиостеганография заключается в том, чтобы скрыть секретное сообщение в аудио. Это техника, используемая для обеспечения передачи секретной информации или сокрытия своего существования. Она также может обеспечить конфиденциальность секретного сообщения, если сообщение зашифровано. На сегодняшний день большинство программное обеспечение для стеганографии, такое как Mp3Stego и DeepSound, использует блочный шифр, например AES или DES, для шифрования секретного сообщения. Такое шифрование повышает безопасность сообщения, однако зашифрованное сообщение может стать слишком длинным для встраивания в аудио. В свою очередь, это может вызвать искажение звука, если секретное сообщение слишком длинное. Соответственно, возникает необходимость в шифровании сообщения с помощью потокового шифра перед встраиванием сообщения в аудио. Объясняется это тем, что потоковый шифр обеспечивает побитовое шифрование, в то время, как блочный шифр подразумевает фиксированную длину битового шифрованию, приводящую к более длительному (по сравнению с потоковым шифром) выходом. Таким образом, цель данной статьи заключается в разработке и тестировании метода стеганографии с помощью шифра Rivest Cipher 4.
Введение
Криптография заключается в зашифровании структуры или последовательности сообщения в конструкцию, которая тяжела для прочтения человеком, то есть, в зашифрованный текст. Существуют два типа алгоритмов шифрования - симметричный и асимметричный. Симметричный шифр использует один и тот же ключ для шифрования и дешифрования, например, в алгоритмах Advanced Encryption Standard (AES) и Rivest Cipher 4 (RC4).Симметричные шифры разделяются на блочные и поточные. Асимметричные шифры используют открытый ключ при шифровании и закрытый ключ при расшифровке. К ним относятся, например, криптосистемы с открытым ключом. Шифрование - это процесс преобразования открытого текста в зашифрованный. Расшифровка - это процесс обратного дешифрования зашифрованного текста в открытый текст.
Стеганография - это сокрытие секретного сообщения в другом медиафайле. Секретное сообщение и медиа-файл могут быть представлены в виде изображения, видео или аудио. Цель стеганографии - скрыть наличие секретного сообщение от третьего лица. Обычно метод скрытия сообщения в изображении использует наименее значащие биты. Аудиостеганография и видеостеганография также осуществляется с использованием младших значащих битов (LSB-алгоритм). Чем же отличается стеганография аудио и видео от стеганографии изображений? Аудио и видео стеганография нуждаются в маскировке. Человеческий глаз и ухо чувствительны к любым изменениям аудио и видео. Маскирование может использовать свойства органов чувств человека для незаметного скрытия информации.
Программное обеспечение для аудиостеганографии доступно в Интернете. Пример подобного софта являются Mp3Stego и DeepSound. В большинстве программ для аудиостеганографии используется алгоритм LSB. Секретное сообщение встраивается в менее заметные звуку, в то время, как более значимый звук в том же аудиофайле действует как обложка. Следовательно, человек не может обнаружить слышимое изменение звука.
На сегодняшний день в большинстве аудиостеганографических алгоритмов используется блочный шифр, такой как AES или DES для шифрования секретного сообщения. Это хороший способ зашифровать данные для их безопасности. Однако зашифрованное сообщение может стать слишком длинным для встраивания в аудио и вызвать искажение звука обложки. Следовательно, есть необходимость зашифровать сообщение с помощью потокового шифра перед встраиванием сообщения в аудио. Связана эта необходимость с тем, что потоковый шифр обеспечивает переменную длину сообщения, в то время, как блочный шифр обеспечивает шифрование фиксированной длины бит, что приводит к более длительному встраиванию в сравнении с потоковым шифром. Кроме того, потоковый шифр работает быстрее, чем блочный. Использование шифрования позволяет только получателям выявить секретное сообщение из аудио вместе с секретным ключом
Анализ и проектирование
В этом разделе представлен процесс анализа и разработки предлагаемого приложения. Диаграммы UML, такие, как диаграмма деятельности, диаграмма последовательности и диаграмма классов представлены для лучшего понимания программного потока.
Диаграмма последовательности
Диаграмма последовательности объясняет сценарий на диаграмме вариантов использования. Диаграмма последовательности для встраивания пользователем секретное сообщение в аудио показана на рисунке 1. Пользователь вводит сообщение, аудио и пароль перед началом шифрования. Сообщение зашифровано паролем. Зашифрованный текст встраивается в обложку аудио. Зашифрованный звук создается и сохраняется на компьютере.
Рисунок 1 - Схема последовательности действий пользователя при отправке сообщения.
На рисунке 2 показана диаграмма последовательности действий пользователя для извлечения секретного сообщения из стеганографического аудиофайла. Пользователь выбирает аудиофайл и вводит пароль. Зашифрованное сообщение извлекается из аудиофайла. Затем зашифрованное сообщение расшифровывается с помощью пароля. Расшифрованный текст отображается получателю.
Рисунок 2 - Схема последовательности действий пользователя при получении сообщения.
Диаграмма активности
Диаграмма активности используется для визуального представления потока данных в системой, как показано на рисунке 3. Во-первых, пользователь начинает либо с ввода секретного сообщения, либо с выбора аудиофайла. Секретное сообщение проверяется, чтобы определить, введено ли оно или нет. Аудиофайл проверяется, чтобы определить, выбранный файл в формате wav или нет. Система продолжит работу только в том случае, если оба требования удовлетворены. Ключ и обложка аудиофайла необходим для создания файла с скрытой информацией. Ключ также проверяется независимо от того, введен он или нет. После того, как пользователь выбирает папку вывода, система может генерировать аудиофайл. Между тем, аудиофайл и тот же ключ необходим для возврата сообщения. Если ключ не совпадает, процесс завершается, иначе отображается секретное сообщение
Рисунок 3 - Диаграмма активности для предлагаемой системы.
Диаграмма классов
Диаграмма классов описывает отношения между классами. На рисунке 4 показана диаграмма классов предлагаемой системы.
Рисунок 4 - Диаграмма классов для предлагаемой системы
Выполненный анализ
Функциональное тестирование - это метод проверки всех функциональных возможностей этого приложения. Он необходим для того, чтобы убедиться, что функции работают правильно, подавая входные данные и исследуя выход. В данном разделе проводится тестирование основных представленных функциональных возможностей аудиостеганографической системы со встроенным текстовым приложением. На рисунке 5 показаны модули шифрования и встраивания. Пользователь может выбрать звук обложки, ввести секретный ключ и секретное сообщение. После нажатия кнопки «Зашифровать» секретное сообщение зашифровывается. Затем необходимо нажать на кнопку «Скрыть», чтобы скрыть зашифрованное сообщение в аудио. На рисунке 6 показаны модули извлечения и дешифрования. Первый пользователь выбирает аудиофайл и вводит секретный ключ. Затем нажимает на кнопку «Показать», чтобы восстановить зашифрованный текст и кнопку «Расшифровать», чтобы получить обратно открытый текст. Обе основные функции работают, как положено.
Рисунок 5 - Модуль шифрования и модуль встраивания
Рисунок 6 - Модуль дешифрования и модуль извлечения
Результаты и обсуждения
Здесь мы проводим приемочные испытания с группой из 40 пользователей. Два основных отзыва: от пользователей требуется проверка функциональности системы (см. рис. 7) и проверка на удобство интерфейса (см. рис. 8). На протяжении всего тестирования аудиостеганография с встраиванием текста с помощью RC4 работает на 90%. успешно, как показано на рисунке 7. Оставшиеся 10% приходятся на модуль погрешности, где пользователи вводили неверный пароль, в результате чего было извлечено случайное сообщение. Отметим, что система полагается на то, что пользователи вводят правильный пароль как для встроенного модуля, так и для модуля извлечения. Рисунок 8 показывает результат анализа удобства аудиостеганографии с встраиваемым текстом с дизайном RC 4. 80% пользователей согласны с тем, что дизайн удобен для пользователя, 5% пользователей не согласны и 15% пользователей согласны не уверены, что дизайн удобен для пользователя или нет.
Рисунок 7 - Результаты функциональной проверки системы
Рисунок 8 - Результаты проверки на удобство интерфейса
Заключение
Была разработана и проверена аудиостеганографическая система с встраиванием текста при помощи шифра RC4. Это приложение было успешно реализовано и достигло поставленной цели проекта. Программный продукт представляет собой приложение формы Windows, которое позволяет пользователю скрывать и отображать свое сообщение в wav-аудиофайле, что может обеспечить конфиденциальность сообщения пользователя. Однако есть одно ограничение - приложение поддерживает только один формат WAV.