Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Методы и средства защиты информации - файл Статья по теории.doc


Лекции - Методы и средства защиты информации
скачать (193.4 kb.)

Доступные файлы (32):

Статья по теории.doc58kb.01.03.2006 15:12скачать
Статья по теории_Ч 2.doc55kb.01.03.2006 16:11скачать
Pис. 1.doc19kb.02.04.2006 02:57скачать
Лекция № 1_ сн_акуст_ инф.doc60kb.02.04.2006 15:31скачать
Ограничения на канал связи.doc19kb.02.04.2006 02:58скачать
Рис. 2.doc21kb.02.04.2006 02:56скачать
Рис. 3.doc22kb.02.04.2006 02:56скачать
Рис. 4.doc20kb.02.04.2006 02:55скачать
Формула Шеннона.doc16kb.02.04.2006 02:59скачать
~WRL0001.tmp
ЛЕКЦИЯ ПО УСИЛИТЕЛЯМ.doc42kb.06.03.2006 13:56скачать
Рис.1 а,б.doc20kb.27.02.2006 18:04скачать
Рис.1 в,г.doc20kb.27.02.2006 18:03скачать
Рис2,3.doc27kb.27.02.2006 21:10скачать
Рис.4.doc23kb.28.02.2006 01:18скачать
Рис.5.doc21kb.28.02.2006 01:25скачать
Рис.6.doc23kb.28.02.2006 22:39скачать
ЛЕКЦИЯ ПО МИКРОФОНАМ.doc48kb.12.03.2006 00:35скачать
Рис 1.doc23kb.11.03.2006 23:38скачать
Рис 2.doc21kb.11.03.2006 23:39скачать
Рис 3.doc19kb.11.03.2006 23:40скачать
Рис 4.doc19kb.12.03.2006 00:30скачать
Рис 5.doc19kb.11.03.2006 23:36скачать
Рис 6.doc18kb.12.03.2006 00:30скачать
Автор.doc19kb.12.03.2006 17:37скачать
Аннот_анг.doc19kb.12.03.2006 19:16скачать
Аннот_рус.doc19kb.12.03.2006 18:33скачать
Аннот_укр.doc19kb.12.03.2006 19:15скачать
Выявление мест_фракталы.doc67kb.12.03.2006 18:17скачать
Рис. 1.doc19kb.12.03.2006 19:24скачать
Рис. 2.doc19kb.12.03.2006 19:23скачать
Фракталы_1_журн.doc68kb.20.03.2006 21:36скачать

содержание
Загрузка...

Статья по теории.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
УДК 621.317.799 297 + 681.849 Рыбальский О.В


Основные положения теории выявления следов

цифровой обработки фонограмм И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ

ПРОГРАММНОЙ И МЕТОДИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ В

ЭКСПЕРТИЗЕ МАТЕРИАЛОВ И СРЕДСТВ ВИДЕОЗВУКОЗАПИСИ

(ЧАСТЬ 1)


В статье освещаются вопросы использования при проведении экспертизы материалов и средств видеозвукозаписи аппаратно-программного комплекса "Теорема-1", предназначенного для проверки аутентичности аналоговых и цифровых фонограмм. Комплекс создан на основе теории выявления следов цифровой обработки фонограмм, разработанной автором.

Ключевые слова: аутентичность, фонограмма, аналоговая фонограмма, цифровая фонограмма, звуковой сигнал, цифровая обработка сигналов.


Введение

В течение ряда лет в Национальной академии внутренних дел Украины (НАВДУ) разрабатывались основы теории выявления следов цифровой обработки аналоговых и цифровых фонограмм, необходимой для создания методов и средств экспертной проверки их оригинальности и подлинности. В результате проведенных исследований была разработана теоретическая база [1–6], а на ее основе – методы и средства контроля фонограмм, внедренные в экспертную практику [7–9]. Созданные способы и аппаратура для проведения экспертиз уникальны, они защищены долгосрочными патентами на изобретения и авторскими свидетельствами [10–14].

Целью статьи является ознакомление широкого круга специалистов в области защиты информации, криминалистической науки и экспертной практики с особенностями использования новых методов и средств проверки аутентичности сигналограмм. Эти методы и оборудование отвечают существующему уровню угроз целостности информации, содержащейся в сигналограммах, производимых посредством внешних вмешательств с использованием цифровых технологий.


^ Основная часть

Теория выявления следов цифровой обработки фонограмм первоначально содержала аналитически доказанные и экспериментально проверенные следующие положения:

Факт невозможности гарантированного выявления1 следов цифровой обработки в фальсифицированных фонограммах известными методами, используемыми в широкой экспертной практике.

Тезис 1. Вероятность совпадения частот дискретизации устройств, участвующих в процессе цифровой обработки сигналограммы, ничтожно мала.

Тезис 2. Вероятность совпадения уровней квантования с технологическими дефектами квантователей устройств, участвующих в процессе цифровой обработки сигналограммы, ничтожно мала.

Концепция. Внешние вмешательства и модификация информации, содержащейся в цифровой сигналограмме, возможны только при условии использования не менее двух различных цифровых устройств.

Гипотеза 1. При поверке аутентичности цифровых сигналограмм следует использовать сигналы, воспроизводимые на аналоговом выходе цифровой аппаратуры записи аналоговых сигналов.

Гипотеза 2. Следы цифровой обработки стгналограммы проявляются в виде искажений формы и, следовательно, спектра аналоговых сигналов, получаемых при воспроизведении на аналоговом выходе аппаратуры записи аналоговых сигналов сигналограммы, обработанной в цифровой форме.

Гипотеза 3. В спектре обработанного в цифровой форме аналогового сигнала, при использовании для монтажа сигналограммы операции стробирования фрагментов с целью их последующей компиляции, появляются искажения, обусловленные влиянием стробирующего сигнала.

Гипотеза 4. Реализация средств гарантированного выявления искажений формы и спектра обработанных сигналов, содержащихся в фонограмме, при использовании время-частотного анализатора, построенного на классическом кратковременном преобразовании Фурье, технически невозможна.

Гипотеза 5. Реализация средства гарантированного выявления искажений формы и спектра обработанных сигналов, содержащихся в сигналограмме, обеспечивается применением микроволнового время-частотного анализа. Для построения такого анализатора целесообразно использовать комплексную функцию Морле.

Закономерность неизбежного увеличения числа искажений формы и спектральных компонент, выделенных из сигналов, воспроизведенных с обработанной в цифровой форме сигналограммы, относительно числа этих искажений и компонент, выделенных из аналогичных сигналов, воспроизведенных с сигналограммы, не подвергавшейся такой обработке.

Эта закономерность принята в качестве информативного признака следов цифровой обработки фонограмм.

Гипотеза 6. Гарантированное выявление следов цифровой обработки сигналограмм обеспечивается сравнением эквивалентов спектрограмм, полученных из вейвлет-портретов стационарных сигналов, выделяемых из информации, содержащейся в образцовой и проверяемой сигналограммах.

Данная гипотеза после ее экспериментального подтверждения была принята в качестве метода проверки аутентичности сигналограмм. Для его реализации был разработан специализированный программный продукт – программа "Академия", входящая в состав аппаратно-программного комплекса "Теорема-1", предназначенного для проверки аутентичности аналоговых и цифровых фонограмм.

После аналитической проверки и экспериментального подтверждения тезисов, концепции, гипотез и закономерности, общие положения теории могут быть разделены на теоретические и практические и изложены в следующей редакции:

Теоретические положения:

Положение 1. Гарантированное выявление следов цифровой обработки в фальсифицированных фонограммах известными методами, используемыми в широкой экспертной практике, невозможно.

Положение 2. Вероятность совпадения частот дискретизации устройств, участвующих в процессе цифровой обработки сигналограммы, ничтожно мала.

Положение 3. Вероятность совпадения уровней квантования с технологическими дефектами квантователей устройств, участвующих в процессе цифровой обработки сигналограммы, ничтожно мала.

Положение 4. Внешние вмешательства и модификация информации, содержащейся в цифровой сигналограмме, возможны только при условии использования не менее двух различных цифровых устройств.

Положение 5. Следы цифровой обработки сигналограммы проявляются в виде искажений формы и, следовательно, спектра аналоговых сигналов, получаемых при воспроизведении на аналоговом выходе аппаратуры записи аналоговых сигналов сигналограммы, обработанной в цифровой форме.

Положение 6. В спектре обработанного в цифровой форме аналогового сигнала, при использовании для монтажа сигналограммы операции стробирования фрагментов с целью их последующей компиляции, появляются искажения, обусловленные влиянием стробирующего сигнала.

Положение 7. Реализация средств гарантированного выявления искажений формы и спектра обработанных сигналов, содержащихся в фонограмме, при использовании время-частотного анализатора, построенного на классическом кратковременном преобразовании Фурье, технически невозможна.

Положение 8. Реализация средства гарантированного выявления искажений формы и спектра обработанных сигналов, содержащихся в сигналограмме, обеспечивается применением микроволнового время-частотного анализа. Для построения такого анализатора целесообразно использовать комплексную функцию Морле.

Положение 9. Источниками возникновения искажений формы и спектра сигналов при цифровой обработке фонограмм являются:

– несовпадение размещения на статической характеристике квантователей уровня аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП соответственно) разных устройств, участвующих в процессе обработки, уровней квантования с технологическими дефектами;

– расхождение истинных значений частот тактовых генераторов устройств, участвующих в процессе обработки;

– использование операции стробирования для вырезания фрагментов фонограммы при монтаже методом компиляции нового целого из вырезанных фрагментов ("сшивки") в ПЭВМ;

– возникновением информационных потерь при преобразовании форматов представления информации, используемых при обработке сигналов в ПЭВМ и их записи на цифровую аппаратуру записи аналоговых сигналов [1–9].

Правила для практического применения теории при проведении экспертизы аутентичности фонограмм:

Правило 1. При поверке аутентичности цифровых сигналограмм следует использовать сигналы, воспроизводимые на аналоговом выходе цифровой аппаратуры записи аналоговых сигналов.

Правило 2. Информативным признаком следов цифровой обработки фонограмм является закономерность неизбежного увеличения числа искажений формы и спектральных компонент, выделенных из сигналов, воспроизведенных с обработанной в цифровой форме сигналограммы, относительно числа этих искажений и компонент, выделенных из аналогичных сигналов, воспроизведенных с сигналограммы, не подвергавшейся такой обработке.

Правило 3. Методом гарантированного выявления следов цифровой обработки фонограмм является метод сравнения эквивалентов спектрограмм, полученных из вейвлет-портретов стационарных сигналов, выделяемых из информации, содержащейся в образцовой и проверяемой сигналограммах.

Применение данного метода позволяет обойти необходимость сравнения двух нестационарных процессов, и, таким образом уйти от вероятностной формы получения результатов экспертизы.

В НАВДУ была отработана первоначальная методика проведения экспертиз с использованием программы "Академия". В процессе проведения ряда экспертиз программа и методика совершенствовались.

Программа "Академия" построена на вейвлет-анализе сигналов. В ней используется комплексная неортогональная вейвлет-функция Морле. Выбор этого вейвлета обусловлен рядом факторов, имеющих для выявления следов цифровой обработки фонограмм важное значение.

Во-первых, этот вейвлет сконструирован из колокольного импульса (гауссиана) и, в соответствии с известным принципом неопределенности Гейзенберга, имеет наилучшее произведение эффективной ширины импульса на эффективную ширину спектра. Действительно, вейвлет-функция Морле во временной области записывается как


, (1)

где

β = ,

ωC частота гетеродинирования гауссиана (носитель).


Из (1) видно, что этот вейвлет содержит гауссиан. Известно [15], что эффективная ширина импульса для гауссиана


, (2)

а эффективная ширина спектра


. (3)


Из принципа Гейзенберга выиекает, что для импульса любой формы


(при размерности в герцах) (4)


или


(при размерности в рад/сек) (5)


Т.е. для любой формы импульса произведение эффективной ширины импульса на эффективную ширину спектра не может быть меньше величин, указанных в (4) и (5). При этом только для гауссиана это неравенство переходит в равенство.

Следовательно, для принятого в гауссиане значения β = , произведение эффективной ширины импульса на эффективную ширину спектра составит:

– для размерности в герцах


; (6)


– для размерности в рад/сек


. (7)


Для импульсов любой другой формы это значение будет большим, что свидетельствует о наилучшей избирательной способности вейвлета, построенного на гауссиане, как во временной, так и в частотной области.

Во-вторых, комплексность вейвлета Морле позволяет использовать вейвлет-портрет аргумента сигнала для построения эквивалента спектрограммы, сохраняющей все положительные свойства вейвлет-анализа и удобной (в отличие от вейвлет-портрета) при интерпретации и иллюстрации результатов экспертных исследований фонограмм [7–9].


Выводы

1. Подведены итоги разработки теории, методов и средств выявления следов цифровой обработки фонограмм.

2. Показана оптимальность вейвлета Морле, выбранного при построении программы "Академия", используемой в аппаратно-программном комплексе "Теорема-1", предназначенного для выявления следов цифровой обработки аналоговых и цифровых фонограмм при экспертизе их аутентичности.


Список использованной литературы

1. Рыбальский О.В., Жариков Ю.Ф. Современные методы проверки аутентичности магнитных фонограмм в судебно-акустической экспертизе. – К.: НАВСУ, 2003. – 300 с.

2. Рибальський О.В. Застосування вейвлет-аналізу для виявлення слідів цифрової обробки аналогових і цифрових фонограм у судово-акустичній експертизі. – К.: НАВСУ, 2004. – 167 с.

3. Рибальський О.В. До основ теорії виявлення слідів цифрової обробки фонограм // Зб. наук. пр. Військового інституту телекомунікацій та інформатизації НТУУ "КПІ". – К. –2004. – № 4. – С. 129–138.

4. Рыбальский О.В. К экспериментальной проверке достоверности положений теории выявления следов цифровой обработки фонограмм // Реєстрація, зберігання та обробка даних. – К. – 2004. – Т.6, № 3. ­– С. 85–98.

5. Рыбальский О.В. К основам теории выявления следов цифровой обработки фонограмм // Защита информации. Сб. трудов НАУ. – К.: КМУЦА, 2004. – Вып. 11. – С. 50–56.

6. Рыбальский О.В. Анализ возможных цифровых и аналоговых способов подделки фонограмм и требований к анализаторам для выявления их следов // Захист інформації. – К.: КМУЦА, 2004. – Спеціальний випуск. – С. 44–48.

7. Рыбальский О.В. Метод получения графиков текущих спектров сигналов из их вейвлет-портретов // Захист інформації. – К.: КМУЦА. – 2004. – № 1. – С. 51–56.

8. Рыбальский О.В. Выбор направлений разработки методов и средств выявления следов цифровой обработки фонограмм // Захист інформації. – К.: КМУЦА. – 2004. – № 2. – С. 51–54.

9. Рыбальский О.В. Программа для выявления следов цифровой обработки аналоговых и цифровых фонограмм при проведении судебно-акустической экспертизы // Реєстрація, зберігання і обробка даних. – К. – 2003. – Т. 5, № 3. – С. 50–56.

10. Пат. 60403 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36. Спосіб перевірки автентичності цифрових сигналограм: Пат. 60403 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36 Рибальський О. В., Жаріков Ю.Ф. (Україна); НАВСУ. – № 2002031835; Заявл. 05.03.02; Опубл. 15.10.03, Бюл. № 10.

11. Пат. 54627 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36. Спосіб ідентифікації цифрової апаратури запису аналогових сигналів та перевірки автентичності цифрових сигналограм: Пат. 54627 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36 Рибальський О.В., Жаріков Ю.Ф., Орлов Ю.Ю., Геранін В.О., Писаренко Л.Д., Мовчан Т.В., Кирюша Б.А. (Україна); НАВСУ. – № 2001129156; Заявл. 28.12.01; Опубл. 17.03.03, Бюл. № 3.

12. Пат. 27207 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36. Спосіб перевірки оригінальності та автентичності магнітних фонограм: Пат. 27207 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36 Рибальський О.В., Жаріков Ю.Ф., Орлов Ю.Ю. (Україна); НАВСУ. – № 99084533; Заявл. 09.08.99; Опубл. 15.08.00, Бюл. № 3.

13. Пат. 73631 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36. Спосіб виявлення слідів цифрової обробки аналогових і цифрових сигналограм: Пат. 73631 України, МКВ G 11 b 27/00, 27/36 Рибальський О.В., Геранін В.О., Жаріков Ю.Ф., Орлов Ю.Ю., Волкович С.Л., Струк І.О. (Україна); НАВСУ. – № 2003076921; Заявл. 22.07.03; Опубл. 15.08.05, Бюл. № 8.

14. Свідоцтво № 11088 про реєстрацію авторського права на твір. Комп’ютерна програма "Академія". Рибальський О.В., Волкович С.Л. (Україна); Рибальський О.В. – № 10986; Заявл. 26.07.2004; Опуб. 17.09.2004.

15. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. – М.- Ижевск: Dynamica, 2001.– 463 с.



1 Под гарантированным выявлением следов цифровой обработки сигналограмм мы понимаем достаточность разрешающей способности используемых для этого методов и средств



Скачать файл (193.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru