Введение к работе
Актуальность темы. Возможность передачи видеоинформации является характерной чертой современных систем и сетей связи. Передача изображений в цифровой форме позволяет существенно повысить качество и объем видеоинформации, получаемой пользователями проводных и беспроводных сетей. Спектр приложений передачи видео чрезвычайно широк. Это не только ставшие востребованными в последнее время системы охранного телевидения, видеонаблюдения, дистанционного мониторинга, видеоконференций, но и многочисленные системы, обеспечивающие предоставление развлекательных сетевых сервисов.
Использование при передаче видеоинформации открытых сетей и сетей общего пользования ставит перед разработчиками систем проблемы, связанные с опасностью использования этой информации несанкционированными пользователями. Конечно, проблема обеспечения целостности информации характерна не только для передачи видеоинформации. Значительные усилия при создают открытых сетей тратятся на обеспечение безопасности информации. Однако для видео эта проблема имеет свои существенные особенности. Маскирование видеоинформации (т.е. преобразование изображеши в кадре к шумоподобному ввду) требует учета специфики ее струтоуры, а так же алгоритмов, используемых для сжатия и передачи видео.
В настоящей работе показано, что стандартные способы маскирования (например, основанные на использовании криптографических средств) оказываются не всегда эффективными для маскирования видео. Это связано с тем, что:
1) изображения как информационный поток обладают специфическими
корреляционными свойствами, дающими информацию о картине, которые не
учитываются стандартными средствами криптографической защиты информации;
2) сжатый современными методами видеопоток позволяет извлечь
информацию по его параметрам, что вообще никак не учитывается при
использовании традиционных средств защиты.
Целью диссертации является исследование и разработка методов маскирования видеоинформации, основанных на более полном учете особенностей структуры видеопотоков.
Для достижения указанной цели в работе рассматриваются основные принципы функционирования систем передачи видеоданных, выявляются уязвимости наиболее распространенных графичесюгх форматов и предлагается методика выбора маскирующего преобразования видеопотока, учитывающая свойства этих форматов.
Отметим, что в работе не разрабатывается криптографических средств маскирования. В работе предлагаются алгоритмы обработки видеоданных, использующие криптографические примитивы.
Объектом исследования в диссертационной работе являются методы маскирования видеоинформации, передаваемой по открытым каналам связи.
Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использованы методы теории информации, математической статистики и теории кодирования.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней:
1) предложен эффективный метод передачи вектора инициализации,
позволяющий осуществлять раздельное покадровое демаскирование потока
видеоинформации;
определено понятие вторичной информации для процедуры маскирования видеоинформации;
предложен метод маскирования вторичной информации;
4) проведен анализ использования различных модификаций алгоритма
МакЭлиса для обеспечения маскирования видеоинформации.
Практическая значимость работы определяется тем, что предложенные в ней методы маскирования информации позволяют обеспечить целостность и защищенность передачи изображений/видео в широком классе систем связи.
Положения, выносимые на защиту:
Алгоритм оценки и расчета размера эффективного кадра.
Модификация алгоритма Rao-Nam для маскирования видеоинформации.
Протокол синхронизации ключей в системах симметричного покадрового маскирования видеоинформации.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах кафедр «Вычислительные
системы и сети» и «Безопасность информационных систем» ГУАП, а также на XI международном симпозиуме по проблемам избыточности в информационных системах (Санкт-Петербург, июнь 2007);
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР ЗАО «КБ Юпитер» и внедрены в учебный процесс кафедры «Безопасность информационных систем» государственного образовательного учреждения «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, что подтверждено соответствующими актами.
Публикации по теме диссертации. Основные положения диссертации отражены в семи статьях, в том числе в четырех статьях, опубликованных в журнале, входящем в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 48 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 117 страницах машинописного текста и содержит 27 рисунков и 13 таблиц.
Похожие диссертации на Алгоритмы маскирующих преобразований видеоинформации
