بررسی و شبیه سازی نهان نگاری صوت به روش طیف گسترده

توضیحات

بررسی و شبیه سازی نهان نگاری صوت به روش طیف گسترده
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:121
چکیده :
نهان نگاری (Watermarking) پردازشی است که برای محصولات دیجیتال اعم از صوت، تصویر، متن و… برای تزریق اطلاعات حیاتی با هدف حفاظت و یا محدود کردن حق کپی، ردیابی اطلاعات، یا پایش پخش، پنهان کردن اطلاعات، فهرست نگاری و غیره به کار می رود. در این مجموعه سعی شده است علاوه بر معرفی نهان نگاری، تاریخچه پیدایش و سیر تکاملی روش های مختلف بررسی شود سپس با تمرکز بر موضوع نهان نگاری صوت، انواع تکنیک ها و چالش های پیش رو نظیر تاثیر نهان نگاری بر کیفیت صوت و حملات و تهدیدات به صورت مختصر بررسی خواهد شد.
هدف این مجموعه بررسی و شبیه سازی یکی از متداول ترین متدهای طیف گسترده – یعنی روش دنباله مستقیم – برای نهان نگاری است. با اینکه نهان نگاره به صورت نویز به سیگنال صوتی، در حوزه زمان افزوده می شود اما پردازش های اساسی که از استاندارد ISO MPEG-1 تبعیت می کنند در حوزه فرکانس اعمال می گردند. استاندارد مذکور راهکاری را برای افزودن نویز به سیگنال اصلی معرفی می کند که در آن، عدم شنیداری بودن نویز افزوده شده تضمین شده است. نهان نگاره که در ابتدا به صورت یک سیگنال شبه نویز، با طیفی تقریبا مسطح (Flat) ساخته می شود در ادامه، با اعمال استاندارد ISO MPEG-1 رنگی شده و سپس به سیگنال اصلی افزوده می شود.
آشکارسازی نهان نگاره با سنجش میزان همبستگی بین یک سیگنال خطا (تفاضل سیگنال آزمون و سیگنال اصلی) و نویز باز تولیدشده انجام می گیرد. در این شیوه از آشکارسازی آگاهانه (Informed) استفاده می شود و وجود کار اصلی برای بازتولید سیگنال شبه نویز به هنگام آشکارسازی، ضروری است. در آشکارساز نویز باز تولیدشده برطبق استاندارد ISO MPEG-1 رنگی می شود.
جزئیات تزریق و آشکارسازی نهان نگاره در یک قطعه صوت و شبیه سازی آن توسط برنامه MATLAB و SIMULINK نیز به تفصیل بررسی می شود.
فصل اول
نهان نگاری چیست؟
تحولات سریع فن آوری مخابرات و فراهم آمدن امکان انتقال اطلاعات چند رسانه ای دیجیتال از طریق شبکه های مخابراتی، نیازهای امنیتی جدیدی را مطرح ساخته است. در این راستا و به دنبال پیدا کردن روشی برای حفظ امنیت محصولات چند رسانه ای دیجیتال دو روش رمزنگاری و نهان نگاری به صورت مکمل یکدیگر رشد کرده اند. مساله ای که به دلیل خصوصیات ویژه محصولات دیجیتال اهمیت پیدا می کند این است که این محصولات پس از رمزگشایی دقیقا مشابه با محصول اولیه هستند و هیچ گونه حفاظتی در برابر کاربردهایی مثل تهیه کپی غیرمجاز، نقض حق مالکیت، تغییر غیرمجاز محتوای اطلاعاتی و یا پخش غیرمجاز بر روی آنها وجود ندارد. لذا نهان نگاری بسته به هر کاربرد امکانی را برای جلوگیری از سوء استفاده ایجاد می کند و در مورد استگانوگرافی روشی را برای مخابره سری ارائه می نماید.
در بیشتر کاربردها نهان نگاره به صورت نامحسوس در بخش هایی از محصول دیجیتال وارد می شود به طوری که تزویج بین این اطلاعات نامحسوس و محصول دیجیتال اولیه به اندازه ای باشد که اشخاص غیر مجاز قادر به شناسایی و حذف این اطلاعات نامرئی نباشند و حداقل اینکه حذف غیر مجاز آنها کاهش چشمگیر کیفیت در محصول دیجیتال را به دنبال داشته باشد.
1-1- اهمیت نهان نگاری
هرجا صحبت از خلاقیت و تولید به میان آمده همیشه نگرانی از سوء استفاده را نیز با خود به همراه داشته است. مقابله و ایمن سازی محصولات یا اوراق بهادار در مقابل سوء استفاده از دغدغه های دیرین بشر بوده است. معمولا خسارتی که از ناحیه سوء استفاده کنندگان به مالکین وارد می شود با تنبیه خاطیان جبران نمی شود لذا همیشه راه های پیشگیری ترجیح داده می شود. از نظر کلی نهان نگاری به هر اقدامی که در جهت جلوگیری از سوء استفاده یا اخطار به سوء استفاده کنندگان صورت پذیرد اطلاق می شود.
پرکاربردترین نوع نهان نگاری در چاپ اسکناس برای جلوگیری از جعل آن دیده می شود. وجود تصویر محوی که در گوشه اسکناس در مقابل نور دیده می شود جعل آن را مشکل – یا حداقل پرهزینه – می کند.
2-1- تاریخچه نهان نگاری
از آنجا که اسکناس رایج ترین و قدیمی ترین برگ بهادار است انتظار داریم قدمت نهان نگاری حداقل به قدمت چاپ اسکناس باشد. آثار به جا مانده از تمدن چین باستان این موضوع را تأیید می کند. البته شکل دیگری از نهان نگاری که به استگانوگرافی معروف است ریشه در تمدن یونان باستان دارد. استگانو نام برده ای بود که باید پیغامی مبنی بر حمایت از قیام نایب السلطنه یونانی یکی از مستعمرات ایران را حمل می کرد. این پیغام پس از تراشیدن موهای برده بر پوست سر وی نگاشته شده و برده مذکور پس از بلند شدن موی سرش به شهر مورد نظر فرستاده شد.
در گذشته اغلب از تکنیک های نهان نگاری در کاربردهایی چون اسکناس، اسناد ملکی و سایر اوراق بهادار استفاده می شده است. ولی بکارگیری نهان نگاری در حوزه صوت یا تصویر از وقتی مطرح شد که امکان انتقال و ضبط این سیگنال ها به وجود آمد چرا که با چنین امکانی جعل و سوء استفاده از آن نیز مطرح شد.
امروزه با رشد روزافزون کاربرد محصولات چند رسانه ای نیاز به ایجاد یک سپر مطمئن برای جلوگیری از سوء استفاده محصولات ضروری به نظر می رسد، کاری که مطالعه بر روی آن از حدود دو دهه قبل آغاز شده و اینک جنبه کاربردی پیدا کرده است.
از جمله مشتریان خوب نرم افزارهای نهان نگاری شرکت های چند رسانه ای هستند. چرا که مایلند همواره انحصار در تولید یک نرم افزار – که اغلب یک محصول چند رسانه ای است – را به خود اختصاص دهند. استراتژی این شرکت ها هشدارهای بازدارتده و سپس احقاق حق با استفاده از قوانین حق مولف است. لذا شدیدا نیازمند فراگیر و یکدست شدن این قوانین هستند. بخش های نظامی – امنیتی نیز علاقه فراوانی به نهان نگاری به ویژه روش های معطوف به استگانوگرافی – برای انتقال امن اطلاعات – دارند که در ادامه به تفصیل آورده شده است.
هنرمندان، ستاره های سینما، خبرگذاری ها و تهیه کنندگان نیز از جمله کسانی هستند که از پیشرفت نهان نگاری مخصوصا در کاربردهای پایش پخش حمایت می کنند.
استقبال بخش های فوق از بکارگیری نهان نگاری باعث رشد جهش گونه آن علی الخصوص در 5 تا 7 سال گذشته شده است. همین امر باعث شده است کاربردهای جدیدی برای این تکنیک ها پیدا شود و بعید نیست در آینده نیز حوزه بکارگیری آن وسیع تر شود.
و...