Multiple access steganographic method based on code control and frequency arrangements

Abstract

The development, as well as the wider practical application of modern steganography, leads to the need to create steganographic methods with multiple access, which would be able to ensure the simultaneous transmission and division of information from several users in a steganographic channel. The currently known multiple-access steganographic methods are based on MC-CDMA technology and do not show how exactly the embedding and extraction of additional information should be performed. The purpose of this paper is to develop a multiple-access steganographic method based on code control and frequency arrangements. This purpose was achieved through the development of a steganographic method with code control and the use of frequency arrangements based on double-cyclic Reed-Solomon codes over Galois fields GF(q), which provides separate embedding of information by each user at any time which is convenient for him using a personal frequency arrangement. It was proposed to construct the frequency arrangements on the basis of Reed-Solomon codes over the Galois fields GF(5) and GF(13). The characteristics of the developed method are researched, within which it is shown that the PSNR of the resulting steganographic message depends on the number of users simultaneously transmitting information through the steganographic channel. With the number of simultaneously operating users N8, the PSNR values remain at an acceptable level. During the operation of the proposed steganographic method, the occurrence of intra-system interference in the steganographic channel was detected with the number of users simultaneously transmitting information N>q, however, when using frequency arrangements based on the Reed-Solomon code over the GF(13), their effect is insignificant with a practically justified number of divided channels. The developed steganographic method is a rational solution if it is necessary to organize a steganographic channel with multiple access and can provide flexible resource allocation: the operation of the required number of users with a given bandwidth and the required perception reliability.

Розвиток, а також ширше практичне застосування сучасної стеганографії призводить до необхідності створення стеганографічних методів з множинним доступом, які могли б забезпечити одночасну передачу і розділення у стеганографічному каналі інформації від декількох користувачів. Відомі на сьогоднішній день стеганографічні методи з множинним доступом засновані на технології MC-CDMA і не показують, як саме має відбуватися вбудовування та вилучення додаткової інформації. Метою цієї статті є розробка стеганографічного методу з множинним доступом на основі кодового управління та частотних розстановок. Поставлена мета була досягнута за рахунок розробки стеганографічного методу з кодовим управлінням та застосуванням частотних розстановок на основі двічі циклічних кодів Ріда-Соломона над полями Галуа GF(q), що забезпечує роздільне вбудовування інформації кожним користувачем у будь-який зручний для нього час з використанням особистої частотної розстановки. При цьому частотні розстановки запропоновано будувати за допомогою РС-кодів над полями GF(5) і GF(13). Досліджено характеристики розробленого методу, в рамках чого показано, що PSNR результуючого стеганоповідомлення залежить від кількості користувачів, що одночасно передають інформацію через стеганографічний канал. При кількості одночасно працюючих абонентів N8, значення PSNR залишаються на допустимому рівні. Під час роботи запропонованого стеганографічного методу виявлено виникнення внутрішньосистемних перешкод у стеганографічному каналі при кількості абонентів N>q, що одночасно передають інформацію, однак при використанні частотних розстановок на основі РС-коду над полем GF(13), їх вплив є несуттєвим при практично обґрунтованій кількості каналів, що розділяються. Розроблений стеганографічний метод є раціональним рішенням у разі необхідності організації стеганографічного каналу з множинним доступом і може забезпечити гнучкий розподіл ресурсів: роботу потрібної кількості абонентів із заданою пропускною здатністю та необхідною надійністю сприйняття.