Results of modeling different schemes of the spatial orientation and scanning series of base blocks of images to confront an unauthorized extraction of steganographic data

Keywords: Steganography, Encoding Series Lengths, Images, Data extraction, Encoding with transformation

Abstract

This work presents the results of modeling attempts at unauthorized extraction of steganocontent (halftone test images) under the condition of selective compromise of each of the two active processing parameters of the source array series of base blocks (BB) of content, i.e.: - the scheme scanning of BB series and the spatial processing of BB. The current program version ensures consistent realization of the main stages of content processing with the necessary settings parameters. As part of the modeling, it is suggested that the attacker has correctly identified one of the two current content processing parameters. Several modifications of the main schemes scanning of BB series and the spatial orientation of BB (rotation and horizontal mirroring) as an additional mechanism to counteract attempts of illegitimate content extraction are considered. The modeling was conducted on the examples of three types of images: - portrait, landscape, and mnemonic scheme. Manipulations with the spatial orientation parameter of BB strengthen the opportunities to counteract attempts at unauthorized data extraction. Characteristic quantitative and time histograms for different dimensions BB of content, changes in the peak of value signal-to-noise ratio for different types of schemes scanning BB series are presented, and samples of attacked test images are presented. The analysis and generalization of the main differences in the attack results using different parameters of the spatial processing of BB and ways of scanning series of BB of image-content are performed. Attention is drawn to the fact that the use of two active processing parameters of the source array of BB series is an effective and computationally «simple» means of counteracting attempts at unauthorized data extraction. The relationship between the stage of preprocessing the source content and the parameters of the formed arrays BB is emphasized. It is concluded that the introduction into the structure of the data extractor key, the elements of «The state of scanning» and «The spatial processing of BB», strengthens the overall capabilities to counteract attacks. The used processing parameters of the source array of BB series determine the structure of visual artifacts of attacked images but do not produce a simple solution to identify the attacked image at the level of classifying the type of source images. Prospective directions for further modeling of the main protection mechanisms within the proposed algorithm concept are indicated.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Mykyta Honcharov , V. N. Karazin Kharkiv National University

Postgraduate student at the Department of Security of Information Systems and Technologies

Serhii Malakhov , V. N. Karazin Kharkiv National University

Ph.D., Senior Researcher, Associate Professor Departments of the Faculty of Computer Sciences

Ievgeniia Kolovanova , V. N. Karazin Kharkiv National University

Ph.D., Associate Professor, Department of Security of Information Systems and Technologies

References

Грибунин В.Г. Цифровая стеганография / Грибунин В. Г., Оков И. Н., Туринцев И. В. – М.: Солон-Пресс, 2002. – 272 с.

Лесная, Ю., Гончаров, Н., & Малахов, С. (2021). Отработка концепта многоуровневого мультиплекса данных гибрид-ного стеганоалгоритма. Збірник наукових праць SCIENTIA. (Vol.2), 48-55. https://ojs.ukrlogos.in.ua/index.php/ scientia/article/view/17666

Гончаров, М., Лєсная, Ю., & Малахов, С. (2021). Дослідження властивостей прототипу гібридного стеганоалгоритму. Комп’ютерні науки та кібербезпека, (2), 45-56. https://doi.org/10.26565/2519-2310-2021-2-05

Лєсная, Ю., Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Результати моделювання спроб несанкціонованого вилучення стега-ноконтенту для різних комбінацій атаки дослідного стегоалгоритму. Scientific Collection «InterConf», (141), 338–345. https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/2319

Прэтт У. (1985). Цифровая обработка изображений (Д. С. Лебедева, пер. с англ.). т. 1,2. Москва: Мир.

Гончаров, Н., Лесная, Ю., & Малахов, С. (2022). Адаптация принципа кодирования длин серий для противодействия попыткам неавторизованной экстракции стеганоконтента. Grail of Science, (17), 241-247. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.22.07.2022.042

Кузнецов О.О., Євсеєв С.П., Король О.Г. (2011). Стеганографія: навчальний посібник. Х.: Вид. ХНЕУ. http://repository.hneu.edu.ua/handle/123456789/2289

Лєсная, Ю., Гончаров, М., Азаров, С., & Малахов, С. (2023). Візуалізація спроб несанкціонованої екстракції стегано-контенту при помилковому визначенні діючих способів розгортки серій. Grail of Science, (24), 335–340. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.17.02.2023.061

Лесная Ю., Гончаров М., & Малахов С. (2023). Результаты внутриблочного мультиплексирования параметра средней яркости опорных блоков стеганоконтента наразной базе перестановок. Débats scientifiques et orientations prospectives du développement scientifique: Збірник наукових праць «ΛΌГOΣ» за матеріалами IV Міжнародної науково-практичної конференції (с. 78-81). 11 Листопада, 2022 р. Париж, Франція: «ΛΌГOΣ». https://doi.org/10.36074/logos-11.11.2022.21

Лесная, Ю., Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Способы развертки параметров серий опорных блоков изображений, как элемент составного ключа экстрактора данных стегоалгоритма. Grail of Science, (23), 254–258. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.23.12.2022.37

Лесная, Ю., Гончаров, М., Семенов, А., & Малахов, С. (2023). Моделювання розгортки серій опорних блоків зобра-ження, як інструменту з протидії спробам несанкціонованої екстракції стеганоконтенту. Grundlagen der modernen wissenschaftlichen forschung: Збірник наукових праць «ΛΌГOΣ» за матеріалами IV Міжнародної науково-практичної конференції (с. 109–116). 31 Березня, 2023 р. Цюріх, Швейцарія: ΛΌГOΣ. https://archive.logos-science.com/index.php/conference-proceedings/issue/view/9

Гончаров O., Лєсная Ю., Погоріла К., Богданова Є., Малахов С. Дослідження параметру «серій опорних блоків», як елементу композитного ключа екстрактора даних стеганоалгоритму // Problems of science and practice, tasks and ways to solve them. Proceedings of the ХХ International Scientific and Practical Conference. Warsaw, Poland. 2022. Pp. 779-785. Вилучено з https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.20

Лесная, Ю., Гончаров, М., & Малахов, С. (2023b). Способы развертки параметров серий опорных блоков изображений как элемент составного ключа экстрактора данных стегоалгоритма. Grail of Science, (23), 254–258. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.23.12.2022.37

Лесная Ю., Гончаров М., Малахов С., & Мелкозьорова О. (2023). Результати несанкціонованої екстракції стеганоконтенту при реалізації двохпрохідної розгортки серій вихідних блоків. Ricerche scientifiche e metodi della loro realizzazione: esperienza mondiale e realtà domestiche: Збірник наукових праць «ΛΌГOΣ» за матеріалами III Міжнародної науково-практичної конференції (c. 65-67). 3 Березня, 2023. Болонья, Італія: «ΛΌГOΣ». https://doi.org/10.36074/logos-03.03.2023

Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Дослідження способів розгортки вихідних блоків зображення-стеганоконтенту як механізму протидії від несанкціонованої екстракції даних. Наука і техніка сьогодні, 4(18). https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-4(18)-293-308

Published
2024-01-06
Cited
How to Cite
Honcharov , M., Malakhov , S., & Kolovanova , I. (2024). Results of modeling different schemes of the spatial orientation and scanning series of base blocks of images to confront an unauthorized extraction of steganographic data. Computer Science and Cybersecurity, (2), 58-70. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/cscs/article/view/23122
Section
Статті

Most read articles by the same author(s)