04 марта 2016г.
Системы радиосигнализации предназначены для охраны и мониторинга удаленных объектов с передачей информации по радиоканалу. Среди требований, предъявляемых к оборудованию систем радиосигнализации − способность безотказной работы в условиях воздействия помех на предельных дальностях связи, аутентификация абонентов сети связи и пр. Проблему аутентификации предлагается решить с использованием методов стеганографии, а помехоустойчивость работы обеспечить за счет применения кода Рида–Маллера, в итоге совместив две задачи в одном решении.
Известные методы сетевой стеганографии [1] основаны на изменениях данных в полях заголовков сетевых протоколов и в полях полезной нагрузки пакетов. В работе предлагается реализовать стегоконтейнер в кодовых группах кодека Рида–Маллера, осуществив гибридный метод стеганографии.
Рассмотренный ранее вариант построения кодека Рида–Маллера первого порядка на основе использования каскадного кода позволяет кодировать и декодировать 3-х байтные блоки данных пакетов с высокой корректирующей способностью при распараллеливании на 5 каналов с использованием кода R(1, 4) и достичь по сравнению с аналогом коэффициентов выигрыша в кодовой скорости в 1,6 раза и по вероятности ошибки – в 1,17 раза [2]. Высокая корректирующая способность используемого кода достигается увеличением избыточности, а поскольку присутствует избыточность, то можно организовать скрытый канал в открытом канале закодированной информации.
Предлагаемый гибридный метод формирования стегоконтейнера содержит две части: первая часть использует поле полезной нагрузки пакета, а вторая – биты кодограмм. При кодировании блоков данных по 3 байта кодом Рида–Маллера первого порядка осуществляется распараллеливание на 6 каналов по nи = 5 бит с формированием 6 кодовых групп по 16 бит. Из каждого байта информации кодируется по 5 информационных бит, а последние 3 информационных бита дополняются двумя битами скрываемой информации, как показано на Рисунке 1.
В таком случае в каждом 3-х байтном блоке данных передается
дополнительно 6 бит скрываемой информации, т.е. пропускная способность стегоканала второй части стегоконтейнера, использующей избыточные биты кодограмм, составит 6 бит/такт
[3]. При использовании метода наименьшего значащего
бита первая часть стегоконтейнера, использущая поле полезной
нагрузки пакета, дополнительно позволяет скрыть 3 бита/такт, таким образом суммарная пропускная способность стегоканала составит 9 бит/такт.
Закодированные данные формируются в кодограммы. В первом кодовом слове передается
количество информационных байт в пакете, а затем идут кодовые слова данных. Если максимальная длина пакета составляет 64 байта, то в процессе кодирования первого
байта формируется одна кодограмма, содержащая информацию о количестве информационных байт в пакете,
а последующих блоков
по 3 байта – до 21 кодограммы, которые содержат полезную нагрузку.
Первая кодограмма включает два кодовых 16-разрядных слова, а каждая кодограмма полезной нагрузки
– 6 кодовых 16-разрядных слов Рида–Малера.
Поскольку первый
байт, содержащий информацию о количестве информационных байт в пакете
при размере
пакета от 4 до 64
байт имеет избыточных от 6 до 2 бит
соответственно, то общее
количество скрываемой информации в кодограммах закодированного пакета
при его размере от 4 до 64 байт составит от 6+6+3=15 до 2+6×21+3×21=191 бит. Следовательно, пропускная
способность рассматриваемого стегоканала составит от 15 до 191 бит/пакет.
Применяя технологию создания виртуальных приборов
LabVIEW [3,4] в качестве
примера рассмотрим эксперимент кодера Рида–Маллера. Скрываемое сообщение внедряется в два формируемых избыточных бита для каждого байта полезной
нагрузки пакета,
как показано на Рисунке
2.
Например, если в качестве
контейнера будет выступать статическое изображение, а скрываемое сообщение – текстовое
сообщение, то вариант формирования первой части стегоконтейнера, использующего поле полезной нагрузки пакета,
представлен в виде фрагмента диаграммной панели виртуального прибора
LabVIEW, изображенной на Рисунок 3.
В итоге, пользуясь
возможностями LabVIEW, созданы
библиотечные модули
– вложенные виртуальные приборы кодера и декодера
Рида–Маллера первого порядка со стегоконтейнером, позволяющие с распараллеливанием операции
кодирования/декодирования на 6 каналов
осуществлять декодирование кодовых слов с исправлением вектора
ошибки и извлечением стеганограммы из декодированной информации.
Таким образом, получены следующие
результаты:
1. предложен гибридный метод для организации стегоконтейнера в помехоустойчивом кодеке Рида- Маллера с достижением пропускной способности стегоканала при передаче пакетов
длиной от 4 до 64 байт соответственно от 15 до 191 бит/пакет;
2. созданы библиотечные модули виртуальных приборов
LabVIEW кодера и декодера
Рида–Маллера с организацией стегоконтейнера в кодограммах для построения помехоустойчивых систем передачи
данных.
Список литературы
1.
Пескова О.Ю., Халабурда Ю. Г. Применение сетевой
стеганографии для скрытия
данных, передаваемых по каналам связи.
// Известия ЮФУ. Технические науки.
Ростов-на-Дону, № 12, том 137, 2012. – С.167-176.
2. Корниенко В.Т. Мажоритарный декодер Рида-Маллера модема радиосигнализации // Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки и техники». – Самара, 2015. – С.191-194.
3. Корниенко В.Т. Формирование стеганограммы в помехоустойчивом канальном кодеке Рида-Маллера // Научно–практический журнал «Информационное противодействие угрозам терроризма»: Материалы XIV Международной научно-практической конференции «Информационная безопасность-2015» . – Таганрог, 2015, №24, с.154-158.
4. Корниенко В.Т. Повышение эффективности передачи
данных в системах с интерфейсом Wiegand // Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Технические науки в мире: от теории к практике». – Ростов-на-Дону, 2014. – С.67-69.