Обзор стеганографических программ для звуковых файлов формата MP3

Дмитрий Кирюхин, Академия ФСО России, г. Орел

В НАСТОЯЩЕЕ время известны три стеганографические программы, позволяющие встраивать информацию в звуковые файлы формата MP3.

В 1998 г. в сети Интернет была представлена программа MP3Stego. Исходными данными для работы программы являются:

• файл ИКМ, 16-битное кодирование отсчетов, частота дискретизации 44 100 Гц (файл формата wav);
• текстовый файл, содержащий встраиваемое сообщение;
• секретный пароль.

Результат работы программы представляет собой звуковой файл формата MP3 со встроенным в него текстовым сообщением.

Биты встраиваемого сообщения кодируются значениями числа бит, необходимых для кодирования коэффициентов дискретно-косинусного преобразования (ДКП) и масштабирования кодом Хаффмана. Если необходимо закодировать нулевой бит, то значение этого числа должно быть четным, а если единичный, то нечетным. Необходимую четность получают следующим образом: уменьшается шаг квантования; осуществляется квантование коэффициентов ДКП с новым шагом; подсчитывается число бит, необходимых для кодирования коэффициентов ДКП, и суммируется с числом бит, необходимых для кодирования коэффициентов масштабирования. Если результат соответствует необходимой четности и уровень шума квантования ниже порогового значения, то осуществляется переход к кодированию следующего бита, если же нет, то уменьшается шаг квантования, и процедура повторяется. Пороговое значение вычисляется психоакустической моделью¹. Блок-схема алгоритма встраивания одного бита информации представлена на рис. 1.

Для оценки объема внедряемой информации введем коэффициент использования контейнера, определяемый выражением

где - объем внедренного сообщения в байтах; -объем контейнера с сообщением в байтах. Проведенные эксперименты по внедрению информации в звуковые файлы показали, что для программы MP3Stego .

Следующей стеганографической программой, позволяющей внедрять информацию в файлы MP3, стала программа Camouflage. Исходными данными для работы программы являются:

• звуковой файл формата МРЗ;
• внедряемый файл любого формата;
• пароль.

Алгоритм работы программы Camouflage заключается в дописывании внедряемых данных в конец файла. Перед внедрением данные шифруются по алгоритму Rijndael. Их объем не лимитирован.

Последней стеганографической программой, представленной в 2004 г., стала программа Puff. Для запуска программы необходимо задать:

• звуковой файл формата МРЗ;
• внедряемый файл любого формата;
• пароль;
• коэффициент сжатия;
• уровень скрытности.

На первом этапе работы программы внедряемый файл сжимается с заданным пользователем коэффициентом сжатия. На втором этапе осуществляется шифрование сжатого файла на ключе, генерируемом от пароля длиной от 16 до 32 символов. Третий этап заключается во внедрении зашифрованных данных в биты стаффинга звукового файла MP3. Данные биты служат для выравнивания скорости цифрового потока MP3 и при декодировании не используются. Программой предусмотрена опция выбора уровня скрытности, который определяет процент битов стаффинга, используемых для внедрения данных (рис. 2). Очевидно, что наибольший коэффициент использования контейнера соответствует минимальному уровню скрытности и составляет 0,0005. Блок-схема алгоритма работы программы Puff представлена на рис. 3.

Рис 3. Блок-схема алгоритма работы программы Puff

Согласно классификации методов внедрения информации все рассмотренные в статье программы реализуют форматные методы. Их суть заключается в поиске служебных полей формата, модификация которых не приводит к возникновению ошибок в приложениях, поддерживающих данный формат файла.

В заключение следует отметить, что для более эффективного использования контейнера необходимо применять неформатные методы внедрения информации, позволяющие размещать стеганографическую информацию в области данных файла.

Указанные в статье программы можно найти в Интернете на сайте www.StegoArchive.com.

¹ ISO/I EC (1993) International Standard IS 11172-3 "Information Technology — Coding of Moving Pictures and I Associated Audio for Digital Storage Media at up about 1.5 Mbit/s — Part 3: Audio".