[论文解读] Design And Implementation Of Multilevel Access Control In Medical Image Transmission Using Symmetric Polynomial Based Audio Steganography

J. Nafeesa Begum, Krishnan Kumar+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2010

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 13被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于对称多项式音频隐写术的多级访问控制系统，用于安全的医学影像传输。该方法通过密钥依赖的隐写技术将医学影像嵌入音频文件，每帧使用两个比特位置，实现分层密钥派生与动态访问控制，计算成本低且安全性高。

ABSTRACT

...The steganography scheme makes it possible to hide the medical image in different bit locations of host media without inviting suspicion. The Secret file is embedded in a cover media with a key. At the receiving end the key can be derived by all the classes which are higher in the hierarchy using symmetric polynomial and the medical image file can be retrieved. The system is implemented and found to be secure, fast and scalable. Simulation results show that the system is dynamic in nature and allows any type of hierarchy. The proposed approach performs better even during frequent member joins and leaves. The computation cost is reduced as the same algorithm is used for key computation and descendant key derivation. Steganographic technique used in this paper does not use the conventional LSB's and uses two bit positions and the hidden data occurs only from a frame which is dictated by the key that is used. Hence the quality of stego data is improved.

研究动机与目标

• 解决医学影像传输系统中对安全、可扩展且动态访问控制的需求。
• 确保仅高层级授权用户可访问敏感医学影像。
• 降低密钥管理与影像检索过程中的计算开销。
• 通过避免传统最低有效位（LSB）技术并使用密钥决定的比特位置，提升隐写质量。
• 实现对访问层级中用户成员变更（加入/离开）的高效处理。

提出的方法

• 使用对称多项式插值生成并派生用于分层访问控制的密码学密钥。
• 采用音频文件作为载体媒体，对医学影像进行隐写嵌入，确保低可检测性。
• 每帧音频中在两个特定比特位置嵌入数据，比特位置由密钥决定，以提升隐蔽质量。
• 对密钥计算与后代密钥派生使用相同的算法，最大限度降低计算开销。
• 采用动态密钥派生机制，支持灵活的访问层级结构与成员变更。
• 采用避免最低有效位（LSB）操作的隐写技术，减少失真并提升数据完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何为医学影像传输设计一种可扩展且动态的多级访问控制机制？
• RQ2 基于对称多项式的密钥生成是否能确保在分层用户角色间安全高效的访问控制？
• RQ3 与传统的基于LSB的方法相比，所提出的隐写方法在数据质量方面有何改进？
• RQ4 在访问层级中频繁发生用户加入与离开时，系统性能受到何种影响？
• RQ5 在音频帧中使用密钥决定的比特位置在多大程度上提升了隐写的安全性与不可察觉性？

主要发现

• 由于采用基于对称多项式的密钥管理与非LSB隐写技术，系统表现出高安全性。
• 通过避免LSB操作并每帧使用两个密钥决定的比特位置，隐写方法提升了数据质量。
• 系统计算效率高，因为同一算法被重复用于密钥计算与密钥派生。
• 该方法支持动态用户管理，在频繁成员变更时表现良好。
• 仿真结果证实了系统的可扩展性及其对各种访问层级结构的适应能力。
• 该方法确保只有层级中更高层级的用户才能使用派生密钥检索到嵌入的医学影像。