Розроблення програмного забезпечення для стеганографічного приховання інформації в зображеннях із застосуванням криптографічної бібліотеки Cryptography
Автор: Балян Роман Іванович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут інформаційно-комунікаційних технологій та електронної інженерії
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Безпека та конфіденційність інформації завжди відігравали значну роль в житті будь-якого суспільства, а особливо в сучасних умовах стрімкого розвитку інформаційних технологій. Законодавства більшості країн приділяють особливу увагу питанням конфіденційності листування та захисту персональних даних. У цьому контексті, методи прихованої передачі інформації, серед яких присутня і стеганографія, набувають актуальності. Стеганографія, на відміну від криптографії, приховує не зміст повідомлення, а сам факт його обміну, що робить цю технологію цінним інструментом у ситуаціях, коли приховування факту передачі інформації є критично важливим. Одним з найпопулярніших середовищ для стеганографічного приховання інформації є цифрові файли, які несуть інформацію про аналогові процеси природи, такі як звуки, зображення тощо. Це зумовлено частою наявністю надлишкової інформації, отриманої внаслідок процесів дискретизації, кодування тощо. Темою даної магістерської кваліфікаційної роботи є розроблення стеганографічного програмного забезпечення для приховування інформації в зображеннях з використанням криптографічної бібліотеки Cryptography. У першому розділі наведено опис використовуваних криптографічних алгоритмів, зокрема AES (Advanced Encryption Standard) та їх взаємної роботи з стеганографічним методом, що базується на зміні найменш значущого біта (LSB) кожного пікселя зображення-контейнера для приховання корисної інформації. Розглянуто принцип дії методу LSB, його переваги та недоліки, а також обґрунтовано вибір алгоритму AES для попереднього шифрування даних з метою підвищення надійності приховування перед вбудовуванням у зображення. Другий розділ присвячено вибору та обґрунтуванню інструментів для реалізації стеганографічного програмного забезпечення. Особливу увагу приділено огляду можливостей криптографічної бібліотеки «Cryptography» з наведенням прикладів використання обраних функцій. Також розглянуто особливості графічних файлів та їх форматів, в якості контейнерів для приховання інформації. В кінці розділу, представлено функціональну схему розробленого програмного забезпечення, яка ілюструє логіку роботи алгоритмів вбудовування та екстракції повідомлення. Третій розділ роботи висвітлює програмну реалізацію розробленого стеганографічного програмного забезпечення, та представлення результатів експериментальних досліджень. У розділі наведено блок-схему програми верхнього рівня, що відповідає зальній логіці роботи програми. Описано використання бібліотеки «PyQt» для створення графічного інтерфейсу користувача, для полегшення взаємодії з програмою. Детально розглянуто програмну реалізацію ключових функцій на мові Python. Окрему увагу приділено експериментальним результатам, отриманим в ході тестування розробленого програмного забезпечення, а також обговорено перспективи подальшого розвитку та можливі шляхи вдосконалення програми. В останньому, четвертому розділі, проведено економічний аналіз роботи. Зокрема, здійснено розрахунок витрат на виконання науково-дослідної та дослідно-конструкторської роботи (НДДКР), з врахуванням актуальних витрат на оплату праці та необхідних ресурсів. Також в розділі представлено розрахунок договірної ціни та потенційного прибутку від впровадження розробленого програмного забезпечення. Окрім цього, здійснена оцінка наукової та науково- технічної результативності проведеної НДДКР. В результаті виконання магістерської кваліфікаційної роботи було розроблено програмне забезпечення для стеганографічного приховання інформації в зображеннях із застосуванням криптографічної бібліотеки «Cryptography». Розроблений програмний продукт поєднує стеганографічний метод LSB з криптографічним алгоритмом шифрування AES, що дало змогу підвищити надійність та безпеку прихованих даних. Проведені експериментальні дослідження підтвердили працездатність та ефективність розробленого програмного забезпечення. Також було проведено економічний аналіз, який показав потенційну економічну доцільність розробки. Об’єкт дослідження ? стеганографія. Предмет дослідження ? програмне забезпечення для приховування даних в зображенні із застосуванням Python бібліотеки Cryptography. Сфера дослідження ? розробка та аналіз стеганографічних методів приховання інформації в цифрових зображеннях із застосуванням криптографічних алгоритмів для посилення конфіденційності. Мета роботи ? розроблення програмного забезпечення для стеганографічного приховання інформації в зображеннях із застосуванням криптографічної бібліотеки Cryptography Ключові слова: Стеганографія, приховання інформації, цифрові зображення, криптографія, бібліотека Cryptography, AES, LSB, програмне забезпечення. Перелік використаних літературних джерел 1. Paar, C. Understanding Cryptography: A Textbook for Students and Practitioners [Електронний ресурс] / Christof Paar, Jan Pelzl. – Berlin : Springer, 2010. – 372 p. – Режим доступу: https://gnanavelrec.wordpress.com/wpcontent/uploads/2019/06/2.understandingcrypt ography-by-christof-paar-.pdf 2. Schneier, B. Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C [Електронний ресурс] / Bruce Schneier. – 2nd ed. – New York : Wiley, 1996. – 784 p. – Режим доступу: https://mrajacse.wordpress.com/wp- content/uploads/2012/01/applied-cryptography-2nd-ed-b-schneier.pdf 3. Stallings, W. Cryptography and Network Security: Principles and Practice [Електронний ресурс] / William Stallings. – 7th ed. – Boston : Pearson, 2017. – 752 p. – Режим доступу: https://www.uoitc.edu.iq/images/documents/informatics- institute/Competitive_exam/Cryptography_and_Network_Security.pdf