Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА СКРЫТНОЙ ПЕРЕДАЧИ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА 6
1.1 Способы представления речи для скрытной передачи
информации 6
1.2 Элементы анализа и синтеза сигналов 8
1.3 Векторное представление речевого сигнала 13
2. МЕТОДЫ СКРЫТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 22
2.1 Анализ метода расширения спектра 24
2.2 Анализ модифицированного метода расширения спектра и алгоритмов
его реализующих 30
3. ОЦЕНКА СКРЫТНОСТИ РЕЧЕВОГО СООБЩЕНИЯ 41
3.1 Качественная оценка искажений, вызываемых кодированием сообщения
в речевых данных 41
3.2 Количественная оценка искажений, вызываемых кодированием
сообщения в речевых данных 52
4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 55
4.1 Планирование работ по исследованию 55
4.2 Расчет расходов на оплату труда 58
4.3 Расчет продолжительности исследования 60
4.4 Расчет стоимости расходных материалов 61
4.5 Расчет сметы расходов на исследование 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА 6
1.1 Способы представления речи для скрытной передачи
информации 6
1.2 Элементы анализа и синтеза сигналов 8
1.3 Векторное представление речевого сигнала 13
2. МЕТОДЫ СКРЫТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 22
2.1 Анализ метода расширения спектра 24
2.2 Анализ модифицированного метода расширения спектра и алгоритмов
его реализующих 30
3. ОЦЕНКА СКРЫТНОСТИ РЕЧЕВОГО СООБЩЕНИЯ 41
3.1 Качественная оценка искажений, вызываемых кодированием сообщения
в речевых данных 41
3.2 Количественная оценка искажений, вызываемых кодированием
сообщения в речевых данных 52
4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 55
4.1 Планирование работ по исследованию 55
4.2 Расчет расходов на оплату труда 58
4.3 Расчет продолжительности исследования 60
4.4 Расчет стоимости расходных материалов 61
4.5 Расчет сметы расходов на исследование 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Для крупных коммерческих и корпоративных структур существует необходимость осуществлять защищенный обмен данными представляющими коммерческую тайну. Использование стеганографических методов скрытия факта передачи информации[26] позволяет осуществить не только защиту коммерческой информации, но и в частности, позволяет скрыть косвенные признаки факта осуществления переговоров.
Наиболее часто для передачи информационных сообщений не содержащей чисел используют устную речь. Использование устной речи как средства коммуникации вызвано так же простотой её восприятия человеком. Далее речевое сообщение, скрытно передаваемая информация, зарегистрированная в виде речевого сигнала и преобразованная в цифровую форму.
Стоит отметить, что зачастую ресурсы для скрытной передачи речевых сообщений, методами стеганографии ограничены. Вызвано это тем, что для скрытия защищаемого речевого сообщения необходимо использовать данные, объем которых в несколько раз должен превышать объем защищаемого речевого сообщения. Поэтому количество методов и алгоритмов, которые возможно использовать для целей скрытной передачи речевых сообщений не велико [22, 25, 26].
Разработка метода и алгоритма реализующих принципы скрытной передачи речевого сообщения в речевых данных, может позволить повысить оперативность скрытного обмена речевыми сообщениями, за счет более эффективного использования скрытности и емкости речевого материала. Под эффективностью в работе понимается, использование подхода для кодирования речевого сообщения с обеспечением его скрытности, позволяющего увеличить объём передаваемых речевых сообщений без необходимости увеличения объема речевого материала [27,28].
Целью работы является развитие методов скрытого внедрения информации в звуковые файлы посредством разработки нового алгоритма скрытной передачи информации.
Для успешного выполнения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач, а именно:
1. Разработать алгоритм скрытного кодирования/декодирования речевого сообщения в речевые данные.
2. Проанализировать отобранный речевой материал и выбрать наиболее оптимальный сигнал для скрытия в него информационного сообщения.
3. Провести качественную оценку скрытности передаваемого речевого сообщения.
4. Провести количественную оценку скрытности передаваемого речевого сообщения.
5. Разработать программную поддержку алгоритмов стеганографического кодирования речевого сообщения в речевые данные и их декодирования.
6. Выполнить экономическое обоснование результатов исследования.
Иными словами, необходимо выявить закономерности изменения качества звучания и восприятия искажений при скрытном кодировании информации модифицированным методом расширения спектра.
Пояснительная записка к дипломной работе состоит из 89 стр., включает в себя 4 раздела и 2 приложения, 30 рисунков, 9 таблиц, использовано 27 литературных источников.
Наиболее часто для передачи информационных сообщений не содержащей чисел используют устную речь. Использование устной речи как средства коммуникации вызвано так же простотой её восприятия человеком. Далее речевое сообщение, скрытно передаваемая информация, зарегистрированная в виде речевого сигнала и преобразованная в цифровую форму.
Стоит отметить, что зачастую ресурсы для скрытной передачи речевых сообщений, методами стеганографии ограничены. Вызвано это тем, что для скрытия защищаемого речевого сообщения необходимо использовать данные, объем которых в несколько раз должен превышать объем защищаемого речевого сообщения. Поэтому количество методов и алгоритмов, которые возможно использовать для целей скрытной передачи речевых сообщений не велико [22, 25, 26].
Разработка метода и алгоритма реализующих принципы скрытной передачи речевого сообщения в речевых данных, может позволить повысить оперативность скрытного обмена речевыми сообщениями, за счет более эффективного использования скрытности и емкости речевого материала. Под эффективностью в работе понимается, использование подхода для кодирования речевого сообщения с обеспечением его скрытности, позволяющего увеличить объём передаваемых речевых сообщений без необходимости увеличения объема речевого материала [27,28].
Целью работы является развитие методов скрытого внедрения информации в звуковые файлы посредством разработки нового алгоритма скрытной передачи информации.
Для успешного выполнения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач, а именно:
1. Разработать алгоритм скрытного кодирования/декодирования речевого сообщения в речевые данные.
2. Проанализировать отобранный речевой материал и выбрать наиболее оптимальный сигнал для скрытия в него информационного сообщения.
3. Провести качественную оценку скрытности передаваемого речевого сообщения.
4. Провести количественную оценку скрытности передаваемого речевого сообщения.
5. Разработать программную поддержку алгоритмов стеганографического кодирования речевого сообщения в речевые данные и их декодирования.
6. Выполнить экономическое обоснование результатов исследования.
Иными словами, необходимо выявить закономерности изменения качества звучания и восприятия искажений при скрытном кодировании информации модифицированным методом расширения спектра.
Пояснительная записка к дипломной работе состоит из 89 стр., включает в себя 4 раздела и 2 приложения, 30 рисунков, 9 таблиц, использовано 27 литературных источников.
В реализованной работе были рассмотрены основные стеганографические методы, позволяющие осуществлять скрытную передачу информации. Проанализировав преимущества и недостатки было выявлено, что наиболее оптимальным с точки зрения емкости скрываемой информации, маскировки и сложности реализации является алгоритм, основанный на методе расширения спектра. Данный метод был модифицирован за счет замены псевдослучайной последовательности как ключа на ортонормированный базис, в результате чего появилась возможность скрывать поток данных, а не 1 бит информации в сегменте. Использование ортонормированного базиса вместо ПСП, позволяет более эффективно с позиции объема кодируемой информации использовать речевой материал для скрытной передачи сообщения.
Стеганографическое кодирование имеет ряд этапов. Первый включает в себя кодирование сообщения в ортонормальном базисе. Второй осуществляет адаптивную фильтрацию, для того чтобы декодирование сообщения обладало более высокой достоверностью и не было подвержено искажениям. Третий этап непосредственное кодирование с адаптивным коэффициентом. Как показали эксперименты скрытность можно обеспечить за счет использования в качестве коэффициентов отражающих значение энергии исходного отрезка.
В процессе исследовательской работы была выполнена основная цель, так как разработанный алгоритм способствует модификации методов скрытого внедрения информации в звуковые файлы. Для достижения поставленной цели был проведен мониторинг изменений качества звука и восприятия искажений при скрытном кодировании информации модифицированным методом расширения спектра.
Поэтапно был реализован ряд задач. В результате анализа метода расширения спектра и его модификации был разработан алгоритм скрытного кодирования и декодирования речевого сообщения в речевые данные, причем в качестве ПСП был использован ортогональный базис Радемахера, что позволило увеличить скрытность.
Проанализировав речевой материал, содержащий преимущественно взрывные, звонкие и шипящие согласные было выявлено, что наиболее оптимальным сигналом для скрытия в него информационного сообщения является предложение, содержащее шипящие звуки ввиду минимального наличия визуальных искажений на осциллограмме. Результаты качественной оценки также направлены на оптимальность предложения с шипящими звуками, так как слияние шумоподобных составляющих звука и искажения способны взаимомаскироваться.
При количественной оценке были определены величины отношения сигнал шум, среднеквадратической и нормированной среднеквадратической ошибки, корреляции. Было выявлено, что наиболее оптимальным является скрытие речевого сигнала в шипящих звуках-контейнерах с использованием порога кодирования в диапазоне от 0,1 до 0,5.
Разработанные алгоритмы стеганографического кодирования и декодирования речевого сообщения в речевые данные были реализованы в среде программирования Matlab в соответствии с приведенными словесными алгоритмами. Программный код позволил за короткое время получить достоверные результаты расчетов с использованием общеизвестных и разработанных формул.
В результате экономической оценки исследования удалось оценить продолжительность исследовательских работ - 97 дней и сумму расходов на исследование - 206490,07 рублей с учетом отчислений и единого социального налога.
Стеганографическое кодирование имеет ряд этапов. Первый включает в себя кодирование сообщения в ортонормальном базисе. Второй осуществляет адаптивную фильтрацию, для того чтобы декодирование сообщения обладало более высокой достоверностью и не было подвержено искажениям. Третий этап непосредственное кодирование с адаптивным коэффициентом. Как показали эксперименты скрытность можно обеспечить за счет использования в качестве коэффициентов отражающих значение энергии исходного отрезка.
В процессе исследовательской работы была выполнена основная цель, так как разработанный алгоритм способствует модификации методов скрытого внедрения информации в звуковые файлы. Для достижения поставленной цели был проведен мониторинг изменений качества звука и восприятия искажений при скрытном кодировании информации модифицированным методом расширения спектра.
Поэтапно был реализован ряд задач. В результате анализа метода расширения спектра и его модификации был разработан алгоритм скрытного кодирования и декодирования речевого сообщения в речевые данные, причем в качестве ПСП был использован ортогональный базис Радемахера, что позволило увеличить скрытность.
Проанализировав речевой материал, содержащий преимущественно взрывные, звонкие и шипящие согласные было выявлено, что наиболее оптимальным сигналом для скрытия в него информационного сообщения является предложение, содержащее шипящие звуки ввиду минимального наличия визуальных искажений на осциллограмме. Результаты качественной оценки также направлены на оптимальность предложения с шипящими звуками, так как слияние шумоподобных составляющих звука и искажения способны взаимомаскироваться.
При количественной оценке были определены величины отношения сигнал шум, среднеквадратической и нормированной среднеквадратической ошибки, корреляции. Было выявлено, что наиболее оптимальным является скрытие речевого сигнала в шипящих звуках-контейнерах с использованием порога кодирования в диапазоне от 0,1 до 0,5.
Разработанные алгоритмы стеганографического кодирования и декодирования речевого сообщения в речевые данные были реализованы в среде программирования Matlab в соответствии с приведенными словесными алгоритмами. Программный код позволил за короткое время получить достоверные результаты расчетов с использованием общеизвестных и разработанных формул.
В результате экономической оценки исследования удалось оценить продолжительность исследовательских работ - 97 дней и сумму расходов на исследование - 206490,07 рублей с учетом отчислений и единого социального налога.