[論文レビュー] A Two Intermediates Audio Steganography Technique

Youssef Bassil|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2012

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ランダム化されたサンプル埋め込みを施した変更済みオーディオファイルと、文法的正しく構築された英語のテキストを介してサンプル位置を符号化する文脈自由文法を用いた、未圧縮オーディオファイルに秘密データを隠す新規なオーディオステガノグラフィー技術を提案する。この手法は、隠蔽性と回復不能性を向上させ、実験により効果的なデータ隠しと回復が確認された。今後の研究では、テキストの中間表現の意味的整合性を向上させることを目的としている。

ABSTRACT

On the rise of the Internet, digital data became openly public which has driven IT industries to pay special consideration to data confidentiality. At present, two main techniques are being used: Cryptography and Steganography. In effect, cryptography garbles a secret message turning it into a meaningless form; while, steganography hides the very existence of the message by embedding it into an intermediate such as a computer file. In fact, in audio steganography, this computer file is a digital audio file in which secret data are concealed, predominantly, into the bits that make up its audio samples. This paper proposes a novel steganography technique for hiding digital data into uncompressed audio files using a randomized algorithm and a context-free grammar coupled with a lexicon of words. Furthermore, the proposed technique uses two intermediates to transmit the secret data between communicating parties: The first intermediate is an audio file whose audio samples, which are selected randomly, are used to conceal the secret data; whereas, the second intermediate is a grammatically correct English text that is generated at runtime using a context-free grammar and it encodes the location of the random audio samples in the audio file. The proposed technique is stealthy and irrecoverable in a sense that it is difficult for unauthorized third parties to detect the presence of and recover the secret data. Experiments conducted showed how the covering and the uncovering processes of the proposed technique work. As future work, a semantic analyzer is to be developed so as to make the intermediate text not only grammatically correct but also semantically plausible.

研究の動機と目的

• 公開可能なデジタルメディアにおけるデータ機密性の向上する需要に対応すること。
• 従来のステガノグラフィーの限界を克服し、二重の中間表現を導入することで、検出に対する耐性と隠蔽性を向上させること。
• 音声サンプルにデータを隠すと同時に、人間が読める文法的に正しいテキストの中間表現を生成し、位置メタデータを符号化すること。
• 不正な第三者による検出および回復が不可能であることを保証すること。
• 今後の意味的解析の統合を基盤とし、生成されたテキストの中間表現の現実性を向上させること。

提案手法

• 主なカバー媒体として未圧縮オーディオファイルを用い、秘密データを埋め込むためにランダムに選択された音声サンプルを指定する。
• 統計的分析に対する耐性を高めるために、どの音声サンプルを変更するかを決定するランダムアルゴリズムを採用する。
• 実行時において文脈自由文法を駆動して生成された英語テキストを用い、埋め込まれたサンプルの正確な位置を符号化する。
• 文の整合性と文法的正しさを保証するため、語彙を用意して文法の生成を支援する。
• 埋め込み（カバー）と回収（アンカバー）の二段階プロセスを採用し、両者とも実験によって検証する。
• データとキャリアとの直接的な関連性を断つために、オーディオとテキストの二重の中間表現に依存し、セキュリティを強化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 秘密データは、不正な第三者に検出されない形で、オーディオファイルに効果的に隠し込めるか？
• RQ2 埋め込まれたデータの位置を符号化するために、自動的に文法的に正しい英語テキストを生成できるか？
• RQ3 オーディオとテキストの二重の中間表現を用いることで、ステガノグラフィック通信の隠蔽性と回復不能性が顕著に向上するか？
• RQ4 音声サンプルのランダム選択は、ステガノグラフィックシステムの耐障害性とセキュリティにどのように影響するか？
• RQ5 生成されたテキストの中間表現はどの程度意味的に整合的かつ現実的と見なせるか？さらなる改善は必要か？

主な発見

• 提案されたステガノグラフィー技術は、ランダム選択プロセスを用いて音声サンプル内に秘密データを効果的に隠し、検出に対する高い耐性を示した。
• 生成された英語テキストの中間表現は文法的に正しく、埋め込まれた音声サンプルの位置を的確に符号化しており、正確なデータ回復が可能であることを確認した。
• 実験により、カバーとアンカバーの両プロセスの実現可能性と正しさが裏付けられ、本手法の運用的信頼性が確認された。
• 二重中間表現アプローチにより、データとオーディオファイルとの直接的関連性が解消され、検出の可能性が低下した。
• 本手法は高いセキュリティと回復不能性を示したが、さらに強化されない限り、高度な統計的分析には脆弱である可能性がある。
• 今後の意味的解析器の統合により、生成されたテキストの中間表現の現実性と整合性が向上し、さらに隠蔽性が向上すると予想される。