مخفی کردن اطلاعات در ویدیو چطور انجام می‌شود؟

به گزارش موبوایران، اصطلاح «Hide Information» یا مخفی کردن اطلاعات به معنای ایجاد پوششی مخفی برای اطلاعات خصوصی یا محرمانه است تا هیچ‌کس نتواند این اطلاعات را افشا کرده یا تغییری در آن ایجاد کند. به‌طورکلی دو تکنیک برای مخفی کردن اطلاعات به‌کار گرفته می‌شود، یکی از این روش‌ها علامت‌گذاری دیجیتالی است که برای دو منظور اصلی به کار گرفته می‌شود:

احراز هویت

اثبات مالکیت معنوی

روش دیگری که برای مخفی کردن اطلاعات به کار گرفته می‌شود استگانوگرافی (Steganography) نام دارد که به‌طورکلی برای پنهان کردن داده‌ها و جلوگیری از دسترسی‌های غیرمجاز است.

استگانوگرافی و رمزنگاری هر دو برای اطمینان از محرمانه ماندن اطلاعات به‌کار می‌روند. اما این دو دارای تفاوتی بنیادی هستند. در رمزنگاری، شما می‌توانید به‌سادگی تشخیص اطلاعات به‌صورت رمزی درآمده است. ولی در استگانوگرافی حتی آنچه رمزنگاری‌شده هم پنهان‌شده است یعنی در نگاه اول با فایل یا داده‌ای عادی طرفیم. در واقع از استگانوگرافی برای مأموریت‌های فوق‌محرمانه و شرایطی که رمزنگاری قابل‌استفاده نیست، بهره می‌برند. برای مثال می‌توانید این فناوری را درزمینه‌ی حق کپی‌رایت به‌کار ببرید. اطلاعات کپی‌رایت رمزگذاری‌شده‌ای که روی یک فایل قرارگرفته‌اند به‌راحتی قابل‌حذف هستند. اما اگر این رمز در محتویات فایل گنجانده شود، به‌سادگی قابل‌شناسایی نیستند تا خطر حذفشان وجود داشته باشد.

هنر و علم برقراری ارتباط، به‌گونه‌ای است که حتی وجود پیام تشخیص داده نشود، تعریف رسمی استگانوگرافی است. صدها سال است که شکل‌های ساده‌ای از استگانوگرافی برای پنهان کردن اطلاعات استفاده می‌شود اما با گسترش بهره‌گیری از فایل‌های الکترونیکی، بشر به تکنیک‌های جدیدی برای پنهان کردن اطلاعات دست پیدا کرده است.

مخفی کردن اطلاعات، روشی است که در آن از چیزهایی مانند ویدیو، عکس، فایل صوتی و … به‌عنوان پوشش استفاده می‌شود. برای مثال این روزها علائم نامحسوس مختلفی در ویدیوها و عکس‌ها جاسازی می‌شود که بسیاری از اوقات حاوی واترمارک‌هایی برای جلوگیری از تهیه کپی غیرمجاز از اثر است. تحقیقات درزمینه‌ی پنهان کردن اطلاعات در فایل‌های پوششی در دو دهه‌ی گذشته افزایش‌ یافته زیرا دنیای تجارت به این موضوع علاقه نشان داده است.

روش‌های مخفی کردن اطلاعات در ویدیو

استگانوگرافی در فایل‌های ویدیویی بر اساس بهره‌برداری از فضای رنگی YCbCr:

YCbCr خانواده‌ای از فضاهای رنگی است که به‌عنوان بخشی از پاپ‌لاین گرافیکی در سیستم‌های عکاسی دیجیتال و ویدیو استفاده می‌شود. YCbCr رنگ‌ها را به‌صورت تقریبی از سه مقدار نشان می‌دهد:

Y = درخشندگی (می‌توان گفت روشنایی تصویر)

Cb = رنگ آبی پایه

Cr = رنگ قرمز پایه

سبز به کمک ترکیب این سه مقدار به دست می‎‌آید.

فضای رنگی YCbCr فضایی است که می‌تواند همبستگی قرمز، آبی و سبز را در یک تصویر مشخص حذف کند، زیرا همبستگی کمتر میان رنگ‌ها به معنای کمتر شدن اعوجاج است. از این روش معمولاً در تصاویر ویدیویی بهره گرفته می‌شود که انسان‌ها در آن حضور دارند و عناصری مانند درجه‌بندی رنگ پوست انسان برای مخفی کردن داده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به خاطر داشته باشید رنگ پوست انسان می‌تواند از سیاه تا سفید مایل به قرمز، در افراد و نژادهای مختلف تغییر کند. هدف از به‌کارگیری چنین روشی، مبارزه با گذرنامه‌های جعلی است و به‌این‌ترتیب اطلاعات افراد در تصاویر آن‌ها ذخیره‌شده و امکان جعل هویت را از بین می‌برد.

تبدیل جاسازی دامنه (Domain Embedding):

این روش، یک روش پیچیده‌ برای پنهان کردن اطلاعات در تصاویر است. الگوریتم‌ها و تبدیل‌های مختلفی روی یک عکس به کار گرفته می‌شوند تا اطلاعات در آن پیدا شود. یکی از این روش‌ها DCT نام دارد که مخفف direct cosine transformation یا همان تبدیل مستقیم کسینوسی است. این تبدیل روی عکس‌های jpeg اعمال می‌شود و بلوک‌های پیکسلی ۸ × ۸ پشت سر هم را به ۶۴ ضرایب DCT تبدیل می‌کند.

DTC کمک می‌کند تصویر به قطعات (زیر باندهای طیفی) متعدد با میزان اهمیت متفاوت (با توجه به کیفیت بصری تصویر) تفکیک شود، جاسازی در دامنه‌ی DCT به‌سادگی با تغییر ضرایب DCT انجام می‌شود، برای مثال یکی از محدودیت‌های جاسازی در دامنه‌ی DCT این است که تعداد زیادی از ۶۴ ضریب برابر صفر هستند و تغییر تعداد زیادی از مقادیر از صفر به غیر صفر می‌تواند روی نرخ فشرده‌سازی تأثیر بگذارد.

جایگذاری بیت‌های کم‌ارزش (Least Significant Bit Insertion)

این روش به دلیل سادگی زیادش بسیار محبوب است. کم‌ارزش‌ترین بیت هر بایت (هر بایت معادل ۸ بیت است) در هر تصویر برای ذخیره کردن داده‌های مخفی استفاده می‌شود. تغییراتی که با انجام این کار در عکس اتفاق می‌افتند، به‌قدری کوچک‌اند که با چشم قابل‌تشخیص نیستند. ازآنجایی‌که این تکنیک در هر پیکسل از یک عکس استفاده می‌شود باید از فرمت‌های فشرده‌سازی‌ بدون اتلاف مانند bmp و gif استفاده شود. اگر از فرمت‌های اتلافی استفاده شود، ممکن است بخشی از اطلاعات پنهان‌شده از بین برود.

در نظر گرفتن ویدیو به‌عنوان عکس‌های جداگانه:

در این روش، هر فریم ویدیو به‌عنوان یک عکس جداگانه در نظر گرفته می‌شود و می‌توانید اطلاعات را در آن پنهان کنید. مزیت اصلی این روش این است که می‌توانید از الگوریتم‌هایی بهره ببریم که در استگانوگرافی تصاویر و جاسازی واترمارک استفاده می‌شود. ولی این روش زمان زیادی برای فرایندها و محاسبات نیاز دارد.

استگانوگرافی ویدیو در لحظه:

این روش شامل پنهان کردن اطلاعات روی تصویر خروجی (برای مثال تصویری که از یک بیلبورد تبلیغاتی پخش می‌شود) است. در این روش هر فریمی که دستگاه در هر لحظه نشان می‌دهد، صرف‌نظر از اینکه عکس است یا متن یا هر چیزی دیگری به‌عنوان تصویر در نظر گرفته می‌شود. در ادامه سیستم تصویر را به بلوک‌های کوچک تقسیم می‌کند. اگر رنگ پیکسل‌های یک بلاک شبیه هم باشند، سیستم ویژگی‌های رنگی تعدادی از آن‌ها را تا حد مشخصی تغییر می‌دهد و درنتیجه اطلاعات درون عکس پنهان خواهد شد.

حال اگر بخواهیم داده‌ها در ویدیو پنهان کنیم، سیستم باید ابتدا همه‌ی فریم‌های ویدیو را بخواند و به همه‌ی آن‌ها شماره اختصاص دهد. در مرحله‌ی بعد تعدادی از فریم‌ها برای پردازش بیشتر انتخاب می‌شوند. باید توجه داشت که انتخاب فریم‌هایی که پشت‌هم نیستند، موجب افزایش امنیت می‌شود. زیرا پیدا کردن تمام فریم‌ها را برای مهاجم سخت‌تر می‌کند. استخراج اطلاعات از فایل ویدیویی با خواندن فریم‌ها اتفاق می‌افتد و سپس فریم‌های موردنظر به کمک شماره‌هایشان شناسایی‌شده و در ادامه اطلاعات قابل‌استخراج خواهد بود.

جمع‌بندی

در این مطلب تلاش کردیم درباره‌ی روش‌های مختلف مخفی کردن اطلاعات در فایل، به‌خصوص فایل‌های ویدیویی و کاربرد آن حرف بزنیم. واقعیت این است که این مسیر می‌تواند امنیت داده‌ها را تا سطح زیادی افزایش دهد و جلوی بسیاری از تقلب‌ها و کلاه‌برداری‌ها را بگیرد. باید دید با پیشرفت فنّاوری روش‌های انجام این کار چه تغییراتی خواهد کرد.