Enhancing the steganographic resistance of hidden information to active attacks

Abstract

Зі стрімким розвитком сучасних інформаційних технологій і систем зростають кількість і складність загроз, спрямованих на порушення безпеки конфіденційної інформації, яку приховано передають у мультимедійних файлах. Водночас велике значення мають активні атаки на стеганографічні системи захисту інформації, оскільки вони відрізняються від пасивних тим, що зловмисник не лише намагається виявити приховану інформацію, а й може змінити зображення, щоб видалити або спотворити її. З огляду на важливість цього питання, у статті запропоновано підвищити стійкість прихованої в зображеннях інформації до атак зі зміною колірної гами. Для досягнення цієї мети вдосконалено алгоритм приховування на основі використання матричних фільтрів для пошуку найбільш придатних ділянок зображення та приховування в них бітів інформації шляхом кореляції середньої яскравості сегментів у блоках. Запропонований алгоритм містить багато змінних параметрів, що дає змогу адаптувати його до широкого спектра зображень. Крім того, гнучке налаштування параметрів уможливлює підвищення точності вбудовування та вилучення інформації. Для підтвердження ефективності вдосконаленого алгоритму виконано атаки зі зміною кольору на зображення з вбудованою прихованою інформацією. Також застосовано різні методи стегоаналізу, зокрема візуальний стегоаналіз, що виявляє найменш значущий біт зображення; RS-стегоаналіз, який оцінює приблизний розмір прихованих даних; та метод, що аналізує розподіл елементів зображення на площині для виявлення закономірностей, структур або аномалій у зображенні. Отримані результати демонструють стійкість запропонованого методу приховування інформації до обраних алгоритмів стегоаналізу та до атак зі зміною колірної гами.With the rapid development of modern information technologies and systems, the number and complexity of threats aimed at breaching the security of confidential information transmitted secretly in multimedia files is increasing. At the same time, active attacks aimed at steganographic information protection systems are of great importance, as they differ from passive attacks in that the attacker not only tries to detect hidden information but can also modify the image to remove or distort it. Given the importance of this issue, the paper proposes to increase the resistance of hidden information in images to color gamutchanging attacks. To achieve this goal, the hiding algorithm has been improved based on the use of matrix filters to find the most suitable image areas and hide bits of information in them by correlating the average brightness of segments in blocks. The proposed algorithm includes many variable parameters, which makes it possible to adapt it to a wide range of images. In addition, flexible parameter settings enable improved information embedding and extraction accuracy. To validate the effectiveness of the enhanced algorithm, color-change attacks were conducted on an image containing embedded hidden information. Various steganalysis methods were also applied, including visual steganalysis, which reveals the least significant bit of the image; RS steganalysis, which estimates the approximate size of the hidden data; and a method analyzing the distribution of image elements on a plane to detect patterns, structures, or anomalies within the image. The obtained results demonstrate the robustness of the proposed method of information hiding to the selected steganalysis algorithms and to color gamut-changing attacks.