Методика адаптивного вбудовування цифрових водяних знаків в аудіофайли

Abstract

Метою дипломної роботи є розробка та впровадження методики адаптивного вбудовування цифрових водяних знаків в аудіофайли. Об’єктом дослідження дипломної роботи є стеганографія аудіофайлів, що використовуються в GSM мережах, для забезпечення автентифікації обох сторін встановленого зв’язку. Робота також спрямована на вивчення існуючих методик вбудовування цифрових водяних знаків в аудіофайли та використання при цьому різноманітних методів прямого розширення спектру сигналу. Для утворення основної досліджуваної методики використовуються послідовності, або коди Голда, адже їх використання утворює квазіортогональний сигнал, що дає змогу однозначно ідентифікувати користувачів під час встановлення зв’язку в мережі та відповідно ускладнює можливість компрометації вбудованих водяних знаків. Предметом розробки є утворення послідовностей Голда та їх детальний аналіз, з ціллю довести їх стійкість щодо різноманітних атак зі сторони зловмисників, що надасть змогу повноцінно оцінити можливість використання даних послідовностей для налагодження однозначної ідентифікації абонентів, що в епоху стрімкого розвитку штучного інтелекту та відповідно створення великої кількості недостовірної інформації з використанням біометричних особливостей людини, що не дає однозначно ідентифікувати справжність інформації, але з використанням вбудованих водяних знаків автоматично визначається достовірність отриманого сигналу, у випадку даної роботи саме при використанні аудіофайлів. Для досягнення поставленої мети та вирішення завдань в дипломній роботі було проаналізовано різноманітні методи розширення спектру та визначення їх особливостей та недоліків відносно один одного. Головним методом визначення достовірності інформації було використання та аналіз науково-технічної літератури з різних джерел, збір загальної інформації та висвітлення 3 найважливіших моментів, що мають вирішальне значення під час вибору основного напрямку дослідження. Результатами проведеної роботи є практична реалізація вбудовування цифрового водяного знаку в аудіофайл на основі регістру зсуву з лінійним зворотним зв’язком з генерацією та використанням послідовностей Голда. Для цього було створено програмний код на мові програмування Java. Проведено детальний аналіз утвореного аудіосигналу з наявністю водяного знаку та без нього з обгрунтуванням доцільності використання даної методики в реально існуючих пристроях.

The purpose of the thesis is to develop and implement a methodology for adaptive embedding of digital watermarks in audio files. The object of research of the thesis is steganography of audio files used in GSM networks to ensure authentication of both parties of the established communication. The work is also aimed at studying the existing methods of embedding digital watermarks in audio files and using various methods of direct signal spectrum expansion. The main methodology under study is based on sequences or Gold codes, since their use creates a quasi-orthogonal signal that allows unambiguous identification of users during network communication and, accordingly, complicates the possibility of copromotion of embedded watermarks. The subject of the development is the formation of Gold sequences and their detailed analysis in order to prove their resistance to various attacks by intruders, which will allow to fully assess the possibility of using these sequences to establish unambiguous identification of subscribers, which in the era of rapid development of artificial intelligence and, accordingly, the creation of a large amount of unreliable information using human biometric characteristics, which does not allow to unambiguously identify the authenticity of information, but using embedded watermarks. To achieve this goal and solve the tasks, the thesis analyzes various methods of expanding the spectrum and identifying their features and disadvantages relative to each other. The main method of determining the reliability of information was the use and analysis of scientific and technical literature from various sources, collecting general information and highlighting the most important points that are crucial when choosing the main research area. The results of this work are the practical implementation of embedding a digital watermark in an audio file based on a shift register with linear feedback with the generation and use of Gold sequences. For this purpose, a program code in the Java programming language was created. A detailed analysis of the generated audio signal with and without a watermark is carried out with justification of the feasibility of using this technique in real-world devices.