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.