Скрытые фотографические водяные знаки


Автор: Михаил В. Смирнов
http://www.smirnov.sp.ru/

Противодействие методам подделки и фальсификации бумажных, а в последнее время и пластиковых, документов является традиционной и актуальной задачей защиты носителей информации. Одним из ключевых элементов для многих документов является фотография. Можно не говорить какой экономический и правовой вред наносит фальсификация и подделка фотографий на таких документах как паспорт, водительское удостоверение, кредитная или идентификационная карта, медицинский полис и другие.

В настоящее время интенсивно разрабатываются новые средства защиты, основанные на последних достижениях физики, химии, микроэлектроники. Наиболее привлекательным решением выглядит встраивание микрочипов. Цифровое представление данных, обеспечивает удобный ввод и редактирование данных, высокую помехоустойчивость, простоту считывания данных. Однако подобная простота привлекательна и для взломщиков. Эксперименты с взломом микрочипов, встроенных в паспорт, продемонстрировали весьма низкую безопасность "этой технологии - все данные, хранящиеся в электронном виде, стали доступны "злоумышленникам", включая отпечатки пальцев, фотографию и весь шифрованный и открытый текст" [1,2]. Другой пример: в начале декабря 2006 года клиенты Внешне-торгового банка (ВТБ24) начали обращаться с жалобами в банк - "с их карт были списаны средства... Как сообщила зампред кредитной организации Ирина Бушева, злоумышленники установили на шесть столичных банкоматов ВТБ24 специальные незаметные устройства, позволяющие считывать данные пластика и пин-коды" (журнал "Финанс.", 49, 2006). Мошенникам удалось снять около $100 тысяч, которые ВТБ24 пришлось естественно вернуть клиентам, а также перевыпустить более 4 тысяч пластиковых карт.

Основной недостаток существующих средств защиты документов с фотографиями состоит в отсутствии условной зависимости между событием подмены объекта идентификации (фотографии владельца документа) и наличием объекта средства защиты (например, защитной оптической голограммы, встроенного микрочипа и т.п.). Подмена объекта идентификации (фотографии) при сохранении защитной голограммы, к примеру, не влечет за собой вывода о подделке документа.

Настоящий ресурс иллюстрирует технологию PhotoWaterMark для защиты фотографических документов на бумажной или пластиковой основе. Примером документов, содержащих фотографию владельца, могут служить пластиковые карты “Ситибанка”:


Технология PhotoWaterMark представляет собой сочетание стеганографического подхода сокрытия и криптографического подхода шифрования данных, что обеспечивает практическую невозможность взлома. Причем, основное неудобство для взлома заключается в аналоговом представлении скрываемых данных. Сущность стеганографическго подхода состоит в сокрытии самого факта передачи или внедрения информации в носитель. Один из таких методов [Голографический подход ...,3,4] встраивания скрытых водяных знаков в фотографии положен в основу настоящей технологии.

Рассмотрим процедуру контроля документов. Схематично процесс идентификации, например владельца ID карты, можно представить как совокупность программных и технических средств, работающих в режиме реального времени:


Фотоизображение считывается сканером на ПЗС матрице, подвергается некоторым преобразованиям с целью выделения сокрытого водяного знака, а затем скрытая информация визуализируется на экране монитора. На схеме, скрытые данные представлены в виде графического изображения знака копирайта ©.

В основу метода встраивания, скрываемых данных, положен принцип интерференции. Сущность метода состоит в синтезе цифровой голограммы водяного знака и аддитивно-мультипликативном смешивании полученной голограммы с изображением-контейнером:


Для реализации обратной процедуры - процедуры восстановления водяного знака из голограммы, достаточно выполнить двумерное преобразование Фурье, если конечно известны параметры синтеза голограммы, и в частности пространственная несущая. В реальном времени, эта функция реализуется с помощью цифровых сигнальных процессоров (ЦСП). Например, ЦСП фирмы Texas Instruments, позволяют выполнить эту процедуру за доли секунды. В процессе восстановления водяного знака, можно наблюдать как восстановленный объект, так и его голографическое изображение:


Важнейшим элементом любой информационной системы является шифрование конфиденциальной информации. Рассматриваемый подход не является исключением - двумерные криптограммы органически встраиваются в цепочку преобразований двумерных изображений:


Стойкость шифра определяется исключительно стойкостью секретного ключа. Таким образом, аналоговое исполнение средства защиты объекта идентификации (фотографии владельца) и скрытый характер встраиваемых данных представляет собой "мало привлекательный" объект для цифрового взлома, а подключение криптографической подсистемы к стеганографической системе сокрытия данных обеспечивает мощный барьер несанкционированному вмешательству.

В заключение, стоит отметить, что предложенную технологию можно рассматривать как дополнительную степень защиты документов к существующим. И в этом смысле, на PhotoWaterMark возлагается защита фотографических материалов на аналоговом уровне, а за микрочипами остается их неоспоримое преимущество - простой и удобный способ работы с цифровыми массивами данных.

Настоящая технология также может найти применение для скрытой передачи и хранения конфиденциальной информации в Интернете и сотовой связи [5], для встраивания в потоки Интернет-радио и Интернет-TV, mp3 файлы [6].

Скачать проект   БИЗНЕС-ПРЕДЛОЖЕНИЯ (296 kb, PDF).

Л и т е р а т у р а:
1.  "Успешный взлом прототипа RFID-паспорта": iXBT, http://www.ixbt.com/news/news.php?id=54976

2.  "Микрочип паспорта не отвечает интересам национальной безопасности России": Компьютерная газета A*Z, http://www.nestor.minsk.by/kg/press/2006/02/0801.html

3.  M. V. Smirnov, "Holographic approach to embedding hidden watermarks in a photographic image," J. Opt. Technol. 72, 464-468 (2005) http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=JOT-72-6-464

3a.  M. В. Смирнов, "Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии" - Оптический журнал, том.72, №6, 2005 (PDF, 2 Mb)

4.  М.В. Смирнов, "Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии": II-ой международный форум "ГОЛОГРАФИЯ ЭКСПО-2005", 27-29 сентября 2005, Москва. Тезисы доклада, с. 42

5.  М.В. Смирнов, "Скрытая передача и хранение конфиденциальной информации в Интернете и сотовой связи": http://www.izcity.com/data/security/print_article989.htm

6.  Потоковое радио и TV - Прямой эфир. MP3 файлы - Воспроизведение, сегментация, download. MP3 Flash Players.


Новости на Supernews
Hosted by uCoz