Design and implementation of an image based steganography

Abstract

Yazılım tabanlı uygulamaların muazzam artışıyla birlikte, bilgi gizliliği günümüzde elektronik veri işlemenin verimliliği için en önemli sorunlardan biri haline gelmiştir. İletişim gizliliğinin temel amacı, üçüncü kişi tarafından akan verilerin ele geçirilip yorumlanmasından kaçınılırken, hedefle güvenli bağlantı sağlamaktır. İyi kabul gören anlamda steganografi, iletişim güvenliğini sağlamak için bilgiyi gizlemenin çalışması ve uygulamasıdır. Klasik LSB'den (en az anlamlı bit) türetilen çeşitli LSB yöntemleri, uzaysal alanlarda steganografi teknikleri olarak kullanılır. Klasik LSB tekniğinin doğrudan kullanılması durumunda, güvenlik kaygısı basitliği ve öngörülebilirliği nedeniyle bir sorun haline gelir. Ayrıca, klasik LSB'nin geleneksel uygulamaları kaçınılmaz olarak görüntünün bozulmasına neden olur. Bu tezde yapılan çalışma, denek imajındaki bozulma oranını azaltırken güvenliği artırmak için geliştirilmiş bir LSB Steganografi tekniği önermektedir. Bu çalışmada önerilen yöntem, iki gizli veri bitini tek bir renkli (RGB) pikselde, katmanlardan birinde sadece bir bit değişikliği ile gizlemeye dayanmaktadır. Kırmızı tabakanın en az anlamlı bit değeri, hem Yeşil hem de Mavi tabakanın en az anlamlı bit değerleri ile XOR işleminde kullanılır. Bu tekniği uygulayarak, sadece bir en az anlamlı bit değişikliği ile XOR işleminin çalışma doğasının bir sonucu olarak iki bit gizli veri gizlenebilir. XOR tabanlı işlem, klasik LSB'ye kıyasla daha güvenli ve öngörülemeyen bir iletişim sağlar. Yukarıda belirtilen yöntemler farklı görüntülere uygulanmıştır ve burada incelenen geliştirilmiş yöntemin klasik LSB yöntemine göre Tepe Sinyal Gürültü Oranı (PSNR) ve Ortalama Kare Hatası (MSE) değerlerinin olumlu sonuçlar verdiği gösterilmiştir.

Along with tremendous increase of software based applications, information privacy has become one of the overborne issues today for efficiency of electronic data processing. The main purpose on privacy of communication is to provide secure connection with target while avoiding to be captured by the third person in a way that flowing data should not be construed. In well accepted sense, steganography is the study and practice of concealing information to provide security of communication. Various LSB methods derived from classic LSB (least significant bit) are used as steganography techniques on spatial domains. In case of direct use of the classic LSB technique, security concern becomes an issue because of its simplicity and predictability. Also, traditional applications of classic LSB inevitably causes distortion of image. In this thesis, carried study proposes an improved LSB Steganography technique to enhance security while decreasing the rate of distortion in subject image. Proposed method in this study is based on hiding two bits of secret data in one color (RGB) pixel with only one least significant bit change in one of the layers. LSB value of Red layer is utilized in XOR operation with both Green and Red LSB values respectively. By applying this technique, only with one LSB bit change, two bits of secret data can be hidden as a consequence of XOR bitwise operation nature. XOR based operation provides more secure and unpredictable communication when compared to classic LSB. Aforementioned methods applied on different images, and it was found that improved method studied here revealed favorable results for the concerns of Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) and Mean Square Error (MSE) when compared to the classic LSB method.