Hamza, Ali;Shehzad, Danish;Sarfraz, Muhammad Shahzad;Habib, Usman;Shafi, Numan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권3호
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pp.1051-1077
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2021
The secure communication of information is a major concern over the internet. The information must be protected before transmitting over a communication channel to avoid security violations. In this paper, a new hybrid method called compressed encrypted data embedding (CEDE) is proposed. In CEDE, the secret information is first compressed with Lempel Ziv Welch (LZW) compression algorithm. Then, the compressed secret information is encrypted using the Advanced Encryption Standard (AES) symmetric block cipher. In the last step, the encrypted information is embedded into an image of size 512 × 512 pixels by using image steganography. In the steganographic technique, the compressed and encrypted secret data bits are divided into pairs of two bits and pixels of the cover image are also arranged in four pairs. The four pairs of secret data are compared with the respective four pairs of each cover pixel which leads to sixteen possibilities of matching in between secret data pairs and pairs of cover pixels. The least significant bits (LSBs) of current and imminent pixels are modified according to the matching case number. The proposed technique provides double-folded security and the results show that stego image carries a high capacity of secret data with adequate peak signal to noise ratio (PSNR) and lower mean square error (MSE) when compared with existing methods in the literature.
대부분의 정보는 네트워크를 통해 전송하기 때문에 제3자에 의한 도청, 가로채기 등이 발생할 수 있다. 네트워크에서 효과적이고, 안전한 비밀 통신을 위한 적절한 조치가 요구된다. 스테가노그래피는 비밀정보를 다른 매체에 숨기는 것을 제3자가 감지할 수 없도록 조치하는 기술이다. 구조적 취약점으로 인해 암호화와 스테가노그래피 기법에 의해 보호된 정보는 합법적이지 못한 그룹에게 쉽게 노출될 수 있다. 숨기는 방법의 단순성과 예측 가능성이 존재하는 LSB의 한계를 개선하기 위해 의사난수생성기와 재귀 함수에 기반하여 은닉하려는 메시지의 보안성을 향상시키는 기법을 제안한다. 보안성과 혼돈성을 강화하기 위해, 선택된 채널의 상위 비트에서 임의 비트를 선택한 결과와 RS-box에 의해 변형된 정보를 XOR 연산하였다. 제안된 방법의 성능을 확인하기 위해 PSNR과 SSIM을 이용하였다. 기준값에 비해 제안한 방법의 SSIM과 PSNR은 각각 0.9999, 51.366으로 정보를 숨기는데 적절함을 확인하였다.
JPEG2000은 차세대 이미지 압축 포맷으로 JPEG에 비하여 우수한 압축률과 화질을 제공할 수 있다. JPEG2000 이미지를 커버 오브젝트로 사용하는 lazy-mode 스테가노그라피는 압축과정에서 발생하는 정보 손실에 의해 메시지가 손실되지 않도록 제안된 알고리즘으로 많은 양의 메시지 삽입이 가능하다. 그러나 이 방법은 메시지 삽입으로 인하여 코드블럭 노이즈 분산의 변화를 발생하게 되고, 이러한 특징을 기반으로 하는 Hilbert-Huang 변환 (HHT) 기반의 스테거낼리시스에 의하여 메시지 삽입여부가 탐지될 수 있다. 본 논문에서는 코드블럭 노이즈 분산의 변화를 예측하고, 이를 최소화하도록 메시지를 삽입하여 HHT 기반 스태거낼리시스에 의해 탐지되지 않는 새로운 JPEG2000 스테가노그라피 알고리즘을 제시한다. 코드블록 노이즈 분산의 변화를 예측하기 위하여 low precision code-block variance와 low precision code-block noise variance를 활용하였다. 또한 메시지 삽입 후의 높은 영상 화질을 유지하기 위하여 JPEG2000의 quality layer 정보를 활용하였다. 제안한 알고리즘의 성능을 보이기 위하여 2048장의 다양한 영상에 대하여 분석을 수행하였고, 이를 통하여 HHT 기반 스태거낼리시스 방법에 안전함을 증명하였다.
Westfeld[1] analyzed a sequential LSB embedding steganography effectively through the $\chi$$^2$-statistical test which measures the frequencies of PoVs(pairs of values). Fridrich also proposed another statistical analysis, so-called RS steganalysis by which the embedding message rate can be estimated. In this paper, we propose a new steganographic scheme which preserves the above two statistics. The proposed scheme embeds the secret message in the innocent image by randomly adding one to real pixel value or subtracting one from it, then adjusts the statistical measures to equal those of the original image.
인터넷 공간에서 송신자와 수신자 사이의 신뢰성을 보장하는 안전한 비밀 통신을 위해 무결성과 보안성이 유지되어야 한다. 또한 암호 기법은 외부 공격으로부터 견고성을 유지하기 위한 중요한 요소이다. 이를 위해 암호화 기술과 스테가노그래피 방법이 사용된다. 스테가노그래피는 디지털 미디어에 통계적으로 유의미한 변화를 주지 않으면서 비밀 정보를 숨기는 방법이다. 초성, 중성, 종성으로 이루어지는 한글 자모를 변형한 후 커버 이미지의 RGB 화소 값에 각각 삽입하는 방법을 제안한다. 보안성을 향상시키기 위해 대체되어 변형된 정보를 최하위 영역에 숨기는 새로운 혼합 방법을 사용하였다. 이때 LSB와 LDR 기법을 혼합하여 적용하였다. 제안된 방법의 이미지 품질을 위해 PSNR을 계산하였다. 제안된 방법의 PSNR은 43.225dB이며, 최저수준을 만족하였음을 확인하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권5호
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pp.1938-1962
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2015
Security of information during transmission is a major issue in this modern era. All of the communicating bodies want confidentiality, integrity, and authenticity of their secret information. Researchers have presented various schemes to cope with these Internet security issues. In this context, both steganography and cryptography can be used effectively. However, major limitation in the existing steganographic methods is the low-quality output stego images, which consequently results in the lack of security. To cope with these issues, we present an efficient method for RGB images based on gray level modification (GLM) and multi-level encryption (MLE). The secret key and secret data is encrypted using MLE algorithm before mapping it to the grey-levels of the cover image. Then, a transposition function is applied on cover image prior to data hiding. The usage of transpose, secret key, MLE, and GLM adds four different levels of security to the proposed algorithm, making it very difficult for a malicious user to extract the original secret information. The proposed method is evaluated both quantitatively and qualitatively. The experimental results, compared with several state-of-the-art algorithms, show that the proposed algorithm not only enhances the quality of stego images but also provides multiple levels of security, which can significantly misguide image steganalysis and makes the attack on this algorithm more challenging.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권3호
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pp.600-612
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2013
In 2006, Zhang and Wang proposed a data hiding scheme based on Exploiting Modification Direction (EMD) to increase data hiding capacity. The major benefit of EMD is providing embedding capacity greater than 1 bit per pixel. Since then, many EMD-type data hiding schemes have been proposed. However, a serious disadvantage common to these approaches is that the embedded data is compromised when the embedding function is disclosed. Our proposed secure data hiding scheme remedies this disclosure shortcoming by employing an additional modulus function. The provided security analysis of our scheme demonstrates that attackers cannot get the secret information from the stegoimage even if the embedding function is made public. Furthermore, our proposed scheme also gives a simple solution to the overflow/underflow problem and maintains high embedding capacity and good stegoimage quality.
인터넷의 활용이 증가하면서 우리는 많은 양의 정보를 서로 공유하고 있으며, 다양한 형태의 데이터론 저장하는 데이터베이스의 사용이 증가하고 있다. 인터넷에서 다수의 사용자가 자료를 공유함에 있어서 인가되지 않은 사용자로부터 정보의 수정, 삭제, 조회로부터 보호하기 위하여 정보 보호 시스템이 절실히 요구되고 있다. 과거 데이터에 관한 보안은 대부분 여러 단계를 거치는 접근제어에 의존하는 소극적인 보안대책으로서, 비밀데이터의 내용을 원형 그대로 저장하고 있으므로 여러 가지 불법적인 공격에 대한 취약점을 갖고 있다. 본 논문에서는 웹 데이터베이스에서 특별히 보호가 요구되는 비밀 데이터 아이템의 내용을 불법적인 공격으로부터 보호하기 위해 스테가노그라피 기법을 이용한 데이터베이스를 구현하여 웹 상에서 불법 사용자가 데이터베이스의 내용을 획득하더라도 내용을 알 수 없어 완벽하게 데이터 아이템을 보호할 수 있다.
초창기 심층 암호의 대부분은 원본 영상의 최하위비트를 비밀 메시지 비트로 치환하는 방식이었기 때문에 인간의 감각으로는 메시지 삽입 여부를 구별해낼 수 없었지만 통계적 분석에 의하여 원본과 은닉물의 구별은 물론, 비밀 메시지의 삽입 량까지도 거의 추정해낼 수 있을 만큼 취약점을 내포하고 있었다. 우리는 Westfeld 와 Fridrich가 판단의 기준으로 정한 통계량을 각각 분석하였고, 이에 근거하여 원본의 통계량을 유지하면서도 대용량의 메시지를 삽입할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 제안하는 방식은 단순히 원본 영상의 최하위 비트를 변화시켜 메시지를 삽입하는 방식이 아닌 원본의 실제 화소 값이 랜덤 하게 증가하거나 감소하는 방식으로 메시지를 삽입하게 된다.
본 논문은 오디오 e-Book 스트리밍 콘텐츠에 저작권과 인증과 관련되는 비밀 데이터를 인코딩하고 추출할 수 있도록, 스트리밍 서비스 특성에 적합한 스테가노그래피 서비스 모델과 알고리즘을 제안한다. 은닉 데이터는 송신측과 수신측에서 공유하는 비밀키 k를 사용하여 생성한 의사난수로 암호화하여 안전도를 높였다. 또한 은닉데이터가 커버데이터의 초반 일정구간 안에 랜덤하게 고루 분포하도록 하였고, 스트리밍의 상황을 고려하여 기타의 연산을 단순화하여 처리율을 높였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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