[论文解读] A Novel HW/SW Based NoC Router Self-Testing Methodology

Masoom Nazari, ‪Mina Zolfy Lighvan+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2016

VLSI and Analog Circuit Testing参考文献 15被引用 4

一句话总结

本文提出了一种新颖的软硬件协同设计的隐写术方法，通过在FPGA-DE2-70开发板上使用异或（XOR）像素操作，将大小为宿主图像四分之一的密钥图像嵌入宿主图像中。通过用密钥图像的位对替换每个宿主像素的最低有效位（LSBs），该方法在隐写图像中实现了接近最大熵（≈8），确保了强大的安全性和不可察觉性。

ABSTRACT

As the complexity of current data flow systems and according infrastructure networks increases, the security of data transition through such platforms becomes more important. Thus, different areas of steganography turn to one of the most challengeable topics of current researches. In this paper a novel method is presented to hide an image into the host image and Hardware/Software design is proposed to implement our stagenography system on FPGA- DE2 70 Altera board. The size of the secret image is quadrant of the host image. Host image works as a cipher key to completely distort and encrypt the secret image using XOR operand. Each pixel of the secret image is composed of 8 bits (4 bit-pair) in which each bit-pair is distorted by XORing it with two LSB bits of the host image and putting the results in the location of two LSB bits of host image. The experimental results show the effectiveness of the proposed method compared to the most recently proposed algorithms by considering that the obtained information entropy for encrypt image is approximately equal to 8.

研究动机与目标

• 为复杂数据流系统中日益增长的安全数据传输需求提供解决方案。
• 开发一种确保高安全性和不可察觉性的图像隐写术方法，用于图像数据隐藏。
• 在FPGA平台上实现软硬件协同设计解决方案，以实现实时、高效的隐写术嵌入。
• 在隐写图像中实现高信息熵，表明对统计分析具有强抵抗力。

提出的方法

• 将密钥图像划分为4位位对，并将这些位对嵌入宿主图像像素的最低两位（LSBs）中。
• 将密钥图像的每个4位位对与对应宿主图像像素的最低两位进行异或（XOR）操作。
• 异或操作的结果替换宿主图像像素的最低两位，从而有效隐藏秘密数据。
• 宿主图像充当密钥，确保密钥图像被完全扰乱和加密，从而增强安全性。
• 该方法在FPGA-DE2-70开发板上实现，支持实时硬件加速的隐写术嵌入。
• 系统采用软硬件协同设计方法，以平衡性能与灵活性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何为复杂数据流系统设计一种安全且不可察觉的图像隐写术方法？
• RQ2 将宿主图像用作密钥对隐写图像的安全性和熵有何影响？
• RQ3 在FPGA上采用软硬件协同设计能否实现实时、高效的隐写术嵌入并保持高信息熵？
• RQ4 与近期提出的隐写术算法相比，该方法在熵和安全性方面表现如何？

主要发现

• 所提出的隐写术方法在隐写图像中实现了约8的信息熵，表明其接近完美随机性，对统计攻击具有强抵抗力。
• 利用宿主图像作为密钥，确保密钥图像被完全扰乱和加密，从而增强安全性。
• 该方法通过仅利用每个宿主图像像素的最低两位，成功嵌入了大小为宿主图像四分之一的密钥图像。
• 基于FPGA的实现支持实时处理，证明了硬件加速在隐写术系统中的可行性。
• 基于异或的位对替换技术可最大限度减少视觉失真，保持隐藏数据的不可察觉性。
• 实验结果证实，该方法在熵和安全性方面优于近期提出的算法。