автореферат диссертации по филологии, специальность ВАК РФ 10.02.21
диссертация на тему: Просодические средства защиты смысловой информации

Полный текст автореферата диссертации по теме "Просодические средства защиты смысловой информации"

На правах рукописи

Салагай Марина Олеговна

ПРОСОДИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ СМЫСЛОВОЙ ИНФОРМАЦИИ (экспериментально-фонетическое исследование в области стеганографии)

Специальность 10.02.21 -Прикладная и математическая лингвистика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук

Москва-2011

4858302

Работа выполнена на кафедре прикладной и экспериментальной лингвистики Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный лингвистический университет»

Научный руководитель:

доктор филологических наук, профессор Потапова Родмонга Кондратьевна

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН,

доктор филологических наук, профессор

Виноградов Виктор Алексеевич

кандидат филологических наук, профессор Хроменков Павел Николаевич

Ведущая организация: Московский технический университет связи

и информатики.

Защита диссертации состоится «14» ноября 2011 года в 11 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.135.02 при ФГБОУ ВПО МГЛУ (119034, Москва, ул. Остоженка, 38).

С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО МГЛУ.

Автореферат разослан«М, РЯЮЛ^Ящх года. Ученый секретарь

диссертационного совета lfl*lB.C. Страхова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Современный этап развития лингвистики характеризуется повышенным интересом к изучению просодической структуры речи, что обусловлено новыми теоретическими и практическими потребностями общества. Вопросы о месте просодии в системе речевой деятельности, ее взаимоотношениях с другими речеобразующими средствами и роли в процессе речевой коммуникации остаются предметом дискуссий, несмотря на давнюю историю изучения данного феномена и на большое количество сведений, накопленных в научной литературе (Потапова Р.К., Потапов В.В., Блохина Л.П., Пирогов A.A., Сапожков М.А., Брызгунова Е.А., Златоустова JI.B, Кодзасов C.B., Кривнова О.Ф., Николаева Т.М., Румянцев М.К., Светозарова Н.Д., Торсуева И.Г., Цеплитис JI.K., Bolinger D.L., di Cristo A., Crystal D„ Cutler A., Fonagy I., Carding E., Kohler K.J., Ladd D.R., Lehiste I., Lieberman Ph., Nooteboom S.G., Ode C., Ohala J., Pilch H., Selkirk E., Uldall E. и др.).

Имеющиеся данные позволяют предполагать наличие больших перспектив использования знаний о речевой просодии для решения широкого круга задач, стоящих перед прикладной и математической лингвистикой.

Одной из таких задач, решение которой имеет большое значение для государства и общества, является защита смысловой информации. Сегодня доминирующую роль среди средств защиты информации играет шифрование сообщений с использованием методов криптографии, изменяющее их исходное представление и делающее невозможным их чтение, если неизвестен ключ шифрования. Однако, несмотря на значительные достижения криптографии, растет необходимость совершенствования методов защиты информации в связи с рядом серьезных проблем. Среди таких проблем отмечается, прежде всего, невозможность обеспечения необходимой защищенности каналов связи от несанкционированного доступа к информации со стороны третьих лиц.

В этих условиях защита информации может быть основана на применении средств стеганографии, которые позволяют скрыть сам факт существования конфиденциальных данных при их передаче, хранении и обработке. При этом они дополняют традиционную криптографию в обеспечении безопасности. Основными областями использования стеганографии являются обеспечение скрытой связи, аутентификации и защиты информации от несанкционированного использования и копирования. Широкое распространение мобильной связи, массовость и доступность сделали её наиболее привлекательной в качестве средства скрытной связи по открытым каналам с использованием стеганографии. В связи с этим во всем мире активно ведутся работы в области речевой стеганографии и стегоанализа.

Необходимо, однако, отметить, что речевая стеганография -сравнительно молодое научное направление, долгое время остававшееся за гранью внимания исследователей. По этой причине известные методы в этой области обладают, по мнению ряда авторов, серьезными недостатками, что обосновывает потребность в исследовании лингвистических аспектов стеганографии, расширяющих горизонты использования более совершенных методов обеспечения защищенности информации.

В настоящем исследовании предпринята попытка комплексного исследования лингвистических аспектов использования просодических средств в стеганографии.

Актуальность избранной темы исследования обусловлена, с одной стороны, растущими потребностями в обеспечении скрытой связи, аутентификации и защиты смысловой информации от несанкционированного использования и копирования; с другой стороны, необходимостью разработки лингвистических средств стеганографии, включая возможность использования просодических характеристик речи с целью сокрытия смысловой информации.

Объект исследования - речевой сигнал, а также слуховое восприятие речевого сигнала в условиях передачи по каналам связи.

Предметом исследования являются просодические характеристики речи, а также психоакустические особенности слухового восприятия человека в интересах разработки технических систем, служащих для сокрытия смысловой информации на базе речевого сигнала.

Цель исследования - анализ акустических особенностей модификаций просодических характеристик речи и психоакустических особенностей их слухового восприятия для оценки возможности использования этих данных при разработке новых стеганографических методов сокрытия смысловой информации.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Проведение теоретико-аналитического исследования с целью выбора параметров просодии, являющихся технически управляемыми, с оценкой для каждого параметра технических и/или программных средств, позволяющих его измерять и модифицировать инструментально.

2. Разработка метода модификации просодических параметров речи с целью обратимого внедрения в них скрываемых данных.

3. Формирование экспериментального материала (корпуса звучащих текстов), отбор испытуемых.

4. Проведение модификаций отобранных просодических параметров речи в фонограммах корпуса звучащих текстов с целью встраивания данных в речевые сигналы, формирование параметрических стегоконтейнеров.

5. Проведение психоакустических экспериментов по восприятию речи.

6. Проведение статистического анализа полученных экспериментальных данных для определения допустимых пределов модификации просодических параметров, при которых соблюдается требование скрытности.

7. Разработка рекомендаций, необходимых для составления стеганографического алгоритма, использующего просодические параметры речи в целях сокрытия данных.

Рабочая гипотеза исследования состоит в том, что определенные модификации просодических характеристик речи (частота основного тона, уровень интенсивности, длительность сегментов и др.) могут быть использованы в целях сокрытия смысловой информации.

Методологической базой исследования послужили концепции ведущих специалистов в области фундаментальной и прикладной лингвистики, фундаментального и прикладного речеведения, теории слухового восприятия, речевой и музыкальной акустики, психоакустики, стеганографии (Потапова Р.К., Блохина Л.П., Пирогов A.A., Сапожков М.А., Солнцев В.М., Виноградов В.А., Брызгунова Е.А., Златоустова JI.B, Кодзасов C.B., Кривнова О.Ф., Николаева Т.М., Румянцев М.К., Светозарова Н.Д., Торсуева И.Г., Цеплитис Л.К. Аграновский A.B., Грибунин В.Г., Рабинер JI.P., Шафер Р.В., Цвикер Э., Chen В., Wornel G.W.).

Основные методы исследования включают методы прикладной лингвистики и смежных наук - лингвистической информатики, логики, лингвистической кибернетики, речевой и музыкальной акустики, психоакустики, а также методы исследования структурных единиц речи, обработки речевой информации и математической статистики.

Материалом для исследования послужили фонограммы телефонных переговоров двух абонентов (п=100).

Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что в нем впервые концептуально решена задача внедрения смысловой информации во все доступные просодические параметры речи; впервые представлены конкретные новые, не имеющие аналогов способы модификации частоты основного тона, уровня интенсивности, длительности сегментов речи и пауз для целей защиты смысловой информации; впервые получены данные,

позволяющие утверждать, что свойство вариативности речевой просодии позволяет скрытно внедрять информацию в речь путем такой модификации речевого сигнала, которая не обнаруживается в канале связи на слух без сравнения с эталоном речи, которым владеет только передающая сторона; впервые экспериментально определены значения допустимых пределов модификации речевого сигнала в интересах обеспечения скрытности, проведена оценка скрытной пропускной способности и помехоустойчивости разработанного метода.

В теоретическом плане результаты исследования являются вкладом в общую теорию речевой просодии, теорию стеганографии, фундаментального и прикладного речеведения, в теорию слухового восприятия речи и передачи речи по каналам связи, что непосредственно связано с применением новых информационных технологий в лингвистике, теории коммуникации и вокодерной телефонии.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы в разработке принципиально новых средств внедрения смысловой информации в просодические параметры речи в интересах разработки систем скрытой связи по открытым каналам речевой связи, а также могут быть использованы как самостоятельный раздел при описании методов стеганографии в лекционных курсах и семинарах при подготовке лингвистов по профилю «Теоретическая и прикладная лингвистика», экспертов-фоноскопистов и специалистов в области защиты информации.

Структура диссертации включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы и приложения.

Во Введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и задачи исследования, раскрывается его новизна, теоретическая и практическая значимость.

В первой главе проведен обзор основных понятий безопасности информационных технологий, поставлена задача использования речевой просодии в качестве основы для разработки новых стеганографических методов.

Во второй главе дано описание вариативности просодических характеристик речи, а также параметров просодии, которые являются управляемыми; выделены параметры, которые представляют наибольший интерес для использования в разработке и исследовании новых стеганографических методов с учетом возможности их инструментального измерения и модификации.

В третьей главе содержится описание разработки метода сокрытия смысловой информации на основе управляемой просодии, а также план проведения и анализ результатов психоакустического эксперимента по установлению допустимых пределов модификации просодических параметров, при которых соблюдается требование скрытности.

В Заключении изложены основные результаты исследования, результаты проверки их достоверности. Описываются перспективы изучения данной проблематики, а также даются практические рекомендации относительно возможности использования результатов исследования для защиты смысловой информации.

В Приложении представлены дополнительные материалы, полученные в ходе исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Использование речевой просодии в качестве перспективного контейнера скрытой связи не только возможно, но и целесообразно.

2. Использование свойства вариативности речевой просодии в интересах обеспечения незаметности стеговложения представляется перспективным.

3. Базовые принципы построения, обобщенная модель и формирование представления метода сокрытия смысловой информации определяются на

базе модификации просодических характеристик речи при помощи модуляции индекса квантования речи по уровню в совокупности с квантованием речи по времени и могут быть положены в основу разработки системы скрытой связи.

4. Разработанные подходы обеспечивают высокую пропускную способность скрытой связи и помехоустойчивость метода с учетом преобразований в канале связи применительно к частоте основного тона, а также робастность к воздействию передискретизации, шумам, вокодерным преобразованиям и сжатию с потерями.

5. Разработанный стеганографический метод сокрытия смысловой информации за счет использования в дополнение к стеганографической модификации речевой просодии криптографических преобразований значений уровня несущих параметров способствует повышению скрытности и стойкости стеговложения.

Достоверность результатов обусловлена корректной постановкой задач, использованием современного научного аппарата, применением математически обоснованных методов, использованием известных положений фундаментальных наук, а также подтверждением теоретических положений данными экспериментов. Достоверность полученных результатов и обоснованность выводов обеспечивается также репрезентативной выборкой использованного в ходе исследования материала (467 речевых сегментов) и достаточным количеством испытуемых (п=262).

Апробация работы.

Работа выполнена в рамках проекта «Фундаментальное исследование лингвоакустических методов защиты речевой информации» по аналитической ведомственной целевой программе "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 гг.)" (Научный руководитель: д-р филол. наук, проф. Р.К. Потапова). Основные результаты данной работы доложены в ходе международных конференций БРЕСОМ (2007г., 2009г.,

2011г.), научно-практических конференций в Академии управления МВД России (2007-2008 гг., 2011г.), 19-го Международного акустического конгресса в Мадриде (2007г.), 5-й Международной конференции IEEE по сокрытию данных и мультимедийной обработке сигналов в Киото (2009г.) и Российского акустического общества (2006, 2007, 2010), а также обсуждены на заседаниях кафедры прикладной и экспериментальной лингвистики ФГБОУ ВПО «МГЛУ».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Первая глава «Анализ системы средств защиты информации в современном обществе» посвящена анализу ограничений и недостатков существующих систем защиты информации.

В первом разделе «Методы обеспечения безопасности информации» проведен обзор основных понятий безопасности информационных технологий, основополагающих документов, определяющих принципы информационной безопасности в Российской Федерации, а также роль и место современных криптографических и стеганографических средств в её обеспечении.

На основе существующей классификации криптографических систем на симметричные криптосистемы и криптосистемы с открытым ключом проанализированы основные проблемы, с которыми сталкивается современная криптография.

Ввиду острой необходимости в разработке и исследовании других альтернативных или дополняющих криптографию методов защиты информации особое внимание уделено смежному направлению — стеганографии. Проанализированы основные области использования стеганографии: защита от копирования (использования), скрытая аннотация документов, доказательство аутентичности информации и скрытая связь [Грибунин, Оков, Туринцев 2001], а также описаны основные типы используемых контейнеров: поточный

и фиксированный. Проанализированы основные существующие направления стеганографии: компьютерная и цифровая.

Введено новое понятие - «информационная стеганография», и приведена классификация его составляющих с учетом физического и информационного содержания: стеганография заголовков, файлов и текстов, цифровая стеганография и стеганография нецифровых контейнеров. К новым, перспективным и неисследованным направлениям отнесена нецифровая стеганография, методы которой, предположительно, характеризуются повышенной устойчивостью ко всем видам разрушающих воздействий. В частности, одним из важнейших преимуществ является то, что преобразование сигналов-контейнеров в естественную аналоговую форму не ведет к потере скрытой в них смысловой информации. В связи с этим методы нецифровой стеганографии характеризуются значительно большей устойчивостью к воздействию шумов, фильтрованию, сжатию с потерями, вокодерному, аналого-цифровому и цифро-аналоговому преобразованиям по сравнению с другими методами, а потому представляют значительный интерес для систем скрытой связи и аутентификации.

Во втором разделе «Анализ стеганографических методов внедрения информации в аудиосигналы» проведен анализ ограничений и недостатков существующих методов скрытного внедрения смысловой информации в речевые сигналы и определены наиболее перспективные пути совершенствования данных методов.

При выборе или разработке метода сокрытия смысловой информации в звуковых сигналах в качестве наиболее важных параметров выделены форма представления звука и тип канала связи от источника к приемнику. Классификация формы представления звука и каналов связи приведена в соответствии с работами [Bender, Gruhl, Morimoto 1996], согласно которым выделены две формы представления звука - дискретная и аналоговая, и четыре типовых канала связи: полностью дискретный неизменяемый канал, дискретный канал

с передискретизацией, аналоговый канал с оцифровкой на приемном конце, аналоговый канал с передачей через воздушную среду.

Проанализированы основные методы встраивания смысловой информации в акустические сигналы, включающие кодирование наименее значащих бит, фазовое кодирование, расширение спектра, кодирование задержки эхо-сигнала, маскирование сигнала. По результатам проведенного анализа определены следующие общие недостатки существующих решений:

отсутствие общих единых подходов и проработанных базовых решений к построению стойких стеганографических систем;

низкая стойкость существующих систем к различным методам стеганоанализа;

низкая стойкость к разрушающим воздействиям; сложность в технической реализации.

Дано определение скрытого канала [Simmons 1984: 51-67], описаны три типа его нарушителя: пассивный, активный и злоумышленный. Проанализированы основные методы стегоатак и выявлена низкая стойкость к ним существующих стеганографических методов.

Сделан вывод о том, что использование стеганографии с поточным одноразовым контейнером, в качестве которого рассматривается звучащая речь, представляется наиболее перспективным для систем скрытой связи и аутентификации, так как предполагается его более высокая стойкость (робастность) к воздействию шумов, фильтрованию, сжатию с потерями, вокодерному, аналого-цифровому и цифро-аналоговому преобразованиям по сравнению с цифровыми сигналами-контейнерами, а потому оно представляет значительный интерес для систем скрытой связи и аутентификации.

Исследовано понятие «вариативности» как одно из свойств избыточности речи и языка в целом, которое способно обеспечить незаметность стегов-ложения.

Во второй главе «Речевая просодия как основа разработки стеганографического метода встраивания смысловой информации в речевые сигналы» в ходе проведенного исследования вариативности просодии как свойства избыточности речевого сигнала поставлена задача использования речевой просодии в качестве базы для разработки новых стеганографических методов.

В первом разделе «Основные подходы к понятию просодии» дано определение понятия просодии, которое, с точки зрения Р.К. Потаповой, выступает как субстанциональное понятие, относящееся к средствам материализации звучащей речи. Характеризуя просодию звучащей речи, исследователи обращаются к таким акустическим средствам речевой цепи, как частота основного тона (ЧОТ), интенсивность, длительность [Потапова 1986]. С учетом концепции Р.К. Потаповой даны определения просодики и просодемики, соотносящиеся с функциональной стороной звучащей речи.

Во втором разделе «Классификация просодических характеристик речи» рассматриваются просодия звука, слога, слова, фразы и текста. В зависимости от того акустического параметра, с которым связаны просодические характеристики речи, выделены мелодические, темпоральные, и динамические просодические признаки анализируемых речевых сегментов.

Проанализирована вариативность и возможность измерения тональных просодических характеристик, в частности ЧОТ, а также таких измеряемых параметров ЧОТ, как средний уровень ЧОТ, частотный диапазон, частотный интервал, скорость изменения (подъема или падения) ЧОТ [Блохина, Потапова 1977].

Было установлено, что значительная вариативность ЧОТ, обусловленная такими факторами, как квазипериодичность колебаний голосовых связок, индивидуальные особенности голосового источника и эмоциональное состояние говорящего, а также разнообразие методов измерения ЧОТ и ее

параметров позволяют говорить о возможности использования ЧОТ для встраивания смысловой информации.

Временные просодические характеристики обладают свойством вариативности, обусловленной рядом психофизиологических свойств говорящего, например, типом высшей нервной деятельности, темпераментом, скоростью протекания нейрофизиологических процессов, эмоциональным состоянием. Кроме того, разработанные методы для определения временных значений (например, формула для темповых значений и коэффициента звукового убывания) дают возможность предполагать наличие возможности использования временных просодических характеристик для сокрытия смысловой информации.

Множество разнообразных факторов, влияющих на возникновение пауз, а также широкая зона варьирования длительности пауз дают основание предполагать, что паузация может выступать одним из просодических средств сокрытия смысловой информации на базе речевого сигнала, а возможность инструментального измерения пауз предполагает возможность модификации длительности пауз для встраивания смысловой информации.

Суммарная интенсивность звуков определяется не только позицией звука или слога во фразе, типом слога, разномощностью звуков речи, но и индивидуальными физиологическими особенностями, такими, как речевое дыхание, степень научения, а также различными мышечными усилиями говорящего и различной степенью напряженности дыхательных мышц в процессе фонации. В связи с этим можно сделать вывод о том, что интенсивность также может быть отнесена к тем вариативным просодическим характеристикам, которые могут быть использованы для сокрытия смысловой информации на базе речевого сигнала. Простота вычисления интенсивности дает основания предполагать наличие возможности инструментальной модификации интенсивности для сокрытия смысловой информации в речевом сигнале.

В третьем разделе «Интонация» интонация рассматривается как сложный структурный комплекс просодических элементов, включающих мелодику, громкость, темп, ритм, ударение, паузацию и тембр речи, служащий функциям целостного оформления высказывания (членения и интеграции) и передающий смысловые, экспрессивные, эмоциональные и эмоционально-модальные значения [Златоустова, Потапова, Потапов, Трунин-Донской 1997:318].

В разделе «Паралингвистическая вариативность просодии» выделена объективная и субъективная модальности. При отсутствии лексико-грамматических показателей субъективная модальность выражается просодически с помощью совокупности признаковых параметров, ведущим из которых оказывается мелодика. Субъективная модальность противопоставлена эмоциональности.

Просодическим характеристикам свойственна значительная вариативность в зависимости от выражаемых ими коннотативных значений. При этом коннотативные значения передаются не только лингвистическими (лексико-грамматическими), но также (а иногда и исключительно) паралингвистическими (фонационно-кинетическими) средствами,

включающими весь арсенал особенностей актуализации речевого высказывания, несущими определенную сигнификативную нагрузку [Потапова 1998: 6].

Паралингвистические средства охватывают большой спектр параметров речи: мелодика, тембр, акцентная выделенность. Эмоциональные реализации интонационных конструкций, в отличие от нейтральных, характеризуются значительной вариативностью, что позволяет предполагать возможность их использования в целях сокрытия смысловой информации на базе речевого сигнала.

В разделе «Вариативность и управляемость просодических характеристик» с учетом инструментальной доступности управляемыми

акустическими средствами речевой просодии, позволяющими использовать ее в качестве стегоконтейнера, названы следующие наблюдаемые характеристики: ЧОТ; форма огибающей ЧОТ; значения уровня интенсивности ударных, предударных и заударных гласных; величины длительности пауз и расстояния между паузами; длительность и уровень интенсивности гласных, несущих фразовое ударение и др.

Основой вариативности просодии назван инвариант, позволяющий вносить в него такие изменения, которые не выходят за пределы допустимого отклонения от нормы, а потому не заметны постороннему наблюдателю. При использовании для встраивания данных именно таких изменений в просодических характеристиках речи заполненный просодический контейнер становится неотличимым от незаполненного, а это удовлетворяет главному требованию к стеганографической системе - скрытности.

В разделе «Слуховое восприятие модификаций просодических характеристик» проведен анализ психоакустических особенностей слухового восприятия речи человеком с целью выявления возможностей не обнаруживаемой на слух модификации просодических характеристик в рамках исследуемых стеганографическиъ методов.

С целью дальнейшего использования ЧОТ для сокрытия смысловой информации в данном разделе проанализировано такое важное психофизиологическое свойство слуха, как зонное восприятие, субъективный масштаб восприятия разных частот, близкий к логарифмическому, а также данные, полученные Э. Цвикером, X. Флетчером, М.А. Сапожковым и др. относительно критических полос слуха. Кроме того, наличие порога слышимости и дифференциального порога по уровню интенсивности также должны быть учтены при модификации уровня интенсивности в целях сокрытия смысловой информации. Эти исследования свойств человеческого уха свидетельствуют о наличии определенной психоакустической нормы при восприятии ЧОТ и уровня интенсивности.

В третьей главе «Разработка и экспериментальное исследование метода сокрытия информации на основе управляемой просодии»

проанализированы основные этапы обработки речевого сигнала с целью встраивания смысловой информации в речевой сигнал.

В разделе «Задачи обработки речевого сигнала при реализации управляемой просодии в стеганографии» определены основные задачи, решение которых позволяет эффективно использовать управляемую просодию для встраивания смысловой информации, а также проанализированы варианты их решения. К таким задачам относятся временная сегментация и связанная с ней маркировка речевого сигнала, поиск (подбор) или разработка алгоритмов измерения и изменения инструментально доступных параметров просодии, выбор или разработка метода стегокодирования, т.е. метода обратимого встраивания скрываемого смыслового сообщения в изменения просодических характеристик речевого сигнала-контейнера.

Проведенное теоретическое обобщение имеющихся данных позволило автору утверждать, что если речевой сигнал сегментировать на естественные однородные участки, то на этих участках можно выделить акустические параметры, преобразования которых в определенных пределах от нормы не различаются на слух без сравнения с эталоном. В исследовательских целях в качестве основного инструментально доступного параметра просодии выбрана частота основного тона. Задача определения и модификации частоты основного тона речи решалась ранее в интересах вокодерных, мультимедийных технологий и синтеза речи по тексту.

В разделе «.Разработка метода сокрытия информации па основе управляемой просодии» описывается разработанный автором метод встраивания смысловой информации в речевые сигналы, основанный на применении кодирования с квантованием по уровню в совокупности с квантованием речи по времени.

Квантование по времени - это сегментация речи на некоторые временные участки. Для каждого параметра (частота основного тона, уровень интенсивности, длительность) может быть разработано множество алгоритмов сегментации, отвечающих требованию однозначности разбиения на сегменты до и после прохождения сигнала по каналу связи.

Основой метода является стегокодирование просодических параметров сегментов речи. Наиболее эффективным представляется метод кодирования по уровню с модуляцией индекса квантования (Quantization Index Modulation -QIM). При кодировании с квантованием весь диапазон N от Nmin = N0 до Nmax = Nj max представления несущего параметра речевого сигнала (например, частоты основного тона или длительности речевого сегмента) делится на инструментально различимые интервалы N¡.1 ^ Nj+], где i=0,l,2,...,imax, и в каждом интервале выбирается число Nj, его представляющее. Это число сопоставляется с определенным внедряемым кодовым словом и обычно бывает центром интервала квантования. Для одноразрядного кодового слова его значениями могут быть 0 или 1, для двухразрядного - 00, 01, 10 или 11 и т.д. (Рис.1 а).

------------<£>...-о......

"*" 1 -о»

Г* Рагиад - л 1

••о--1.........."-о:

ь *

Л?

а)

«... «и — j/

..... Кодоюе cnoio "11*

ж... ...... ддоёо^ -W- /

и ко; -JSCS Cj 10ВО t

......

Lk...

/ /

/

■- Интервал кодера —

кодера квантователя. Гц б)

Рис. 1. Схема встраивания данных в двоичный сигнал с помощью 01М (а), и представление кодера <31М в виде линейного однородного квантователя в канале связи (6).

Таким образом, значения несущего параметра, попавшие в любой интервал, заменяются в кодере на ближайшее его значение в соответствии с необходимым кодовым словом. В декодере принятому числу также сопоставляется ближайшее кодовое слово. Кодер ()1М осуществляет линейное однородное

квантование непрерывной или дискретной последовательности подобное тому, какое используется при преобразовании аналогового сигнала в описывающую его последовательность чисел цифрового кода (Рис. 1 б). Физически результат преобразования кодером, например, ЧОТ на передающей стороне состоит в том, что из естественных, произвольных по частоте сегментов речи, поступающих на вход кодера, на выходе кодера формируется композитный сигнал - сегменты речи с нормированными частотами, соответствующие центрам интервалов квантования. На приемном конце канала связи декодер извлекает из них скрытые данные на основе определения значений принятых частот и сопоставления их с общей для передающей и приемных сторон кодовой таблицей.

В связи с возможностью обнаружения нарушителем в речи абонента нормированных частот и, таким образом, идентификации стеговложения, проектируемый стегоканал должен быть защищен от обнаружения, и наиболее эффективным способом его защиты является криптозащита (Рис. 2).

( \,___к __А.

I

мЯяВР яиияи

1$;

Рис. 2. Схема защиты скрываемых данных пут ем встраивания их с помощью искусственной модификации речи ОШ-кодером и передачи вместе с речыо в открытый канал под прикрытием криптографического преобразовании.

В настоящее время наибольшее распространение получили поточные шифры, в частности, шифр ЯС4. Для решения задачи создания модели стего-системы был создан программный имитатор стегокриптопотока в открытом прослушиваемом канале связи на основе одного общего требования к этому потоку: создаваемые им скрываемые данные неизвестны и, главное, непред-

сказуемы для возможного нападающего. Таким имитатором может служить генератор псевдослучайных чисел, например, из лицензионного алгоритма RC4. В исследовательских целях был использован современный стандартный генератор, реализованный программно в вычислительной среде MATLAB 7.0 0.19920 (R14) (May 06.2004 Lic.Number 209628), с применением операции rand для создания равномерно распределенных в диапазоне 0+1 случайных чисел. В качестве несущего параметра в модели использована частота основного тона сегментов речи.

В разделе «Разработка методики проведения эксперимента» описывается этап по подготовке и планированию эксперимента, включая подбор фонограмм. В данном эксперименте технический вопрос записи фонограмм был решен использованием цифрового автоответчика на базе US Robotics Messenger 3.0. Использовались только записи служебных переговоров двух лиц, которые были получены в соответствии с законодательством Российской Федерации и внутренним служебным распорядком организации.

В качестве информантов были задействованы студенты ГПН МГЛУ, обучавшиеся по профилю «Теоретическая и прикладная лингвистика» в период с 2010 по 2011 гг. Все участники эксперимента родились в России (Москва, Московская область, Калужская область, Владивосток) и длительное время проживали в Москве или ближнем Подмосковье.

Информантам было предложено прослушать фонограмму, определить содержание текста, дифференцировать участников диалога. Затем осуществлялось многократное прослушивание фонограмм. Подобная методика была использована на всех этапах работы с фонограммами.

На первом этапе эксперимента группе испытуемых (ri=84) было предложено прослушать последовательно все 100 исходных неискаженных фонограмм и в анкете отметить те, которые, по их мнению, были фонетически модифицированы и являются предметом компьютерного ресинтеза. Из 100

прослушанных неискаженных фонограмм 84 испытуемыми 48 фонограмм были опознаны как «фонетически модифицированные». В результате первого этапа перцептивно-слухового эксперимента с учетом вышеуказанных данных был отобран материал из 18 фонограмм длительностью по 10 сек. каждая, являющихся начальными фрагментами 18-ти сеансов связи двух абонентов, которые соответствовали задачам эксперимента и позволили получить надежные результаты благодаря тому, что восприятие данных фонограмм разными испытуемыми было наиболее схожим. Фонограммы указанных телефонных диалогов были переведены в орфографическую форму.

Подготовка ко второму этапу эксперимента заключалась в сегментации 18 отобранных фонограмм и имитации встраивании данных в соответствии с информационной моделью стегосистемы.

Всего в 18 фонограммах длительностью в 180 сек. находилось 467 сегментов речи. Все эксперименты проведены по отношению к модификации ЧОТ сегментов с использованием системы Melodyne 3 (Version 3.0.1.5).

Испытуемым (п=92) было предложено сравнить образцы эталонных речевых сигналов с разными их вариантами при модификации ЧОТ сегментов 2.5%, 5%, 10% и 20%. Эти варианты соответствуют встраиванию в каждый сегмент речи 2-х, 3-х, 4-х и 5-ти разрядного двоичного кода скрываемых данных. Далее необходимо было отметить в соответствующей таблице, заметны ли на слух модификации ЧОТ.

В результате эксперимента установлено, что сигналы с модификацией ЧОТ в режиме 2.5% и 5% определяются испытуемыми (98.9%) как немодифицированные сигналы. Варианты сигналов с модификацией 10% испытуемые (78.3%) оценили как искусственно модифицированные; 20%-ную модификацию за искусственно модифицированную приняли 92% испытуемых.

Из этого эксперимента следует, что при режиме модификации в 5% (Збит/сегмент) оценка нижней границы является психоакустически

допустимой при модификации ЧОТ сегментов речи с гарантированным необнаружением модификации на слух при наличии эталона речи (Рис. 3). Скрытная пропускная способность канала связи для данного эксперимента составляет (3 бит/сегмент * 467 сегмент)/180 с = 7,8 бит/с.

во .........ЯН9В---------ЩшШ-----------ШИВ---------иНвня-------------^НН........

I • И8И ИДЯ

I 60 ;..........■■!■.'."'}.'■/■ ..... ЯНН ■■■

- . шчлИШив ^НяШи

540 : .'.'Г; '•, > К- Н р

4 1 • щШр^Ш ШЩШЩ В^^н

с + ' Н ■ Я Я >.1.1

о =—..........д-Д.................." .......................Ш^ШШ...................11ШШ1Ш .......

О% 2.5% 5% 10% 20%

Величина модификации (%) ■ Опредешшикак модифицированные (чал ) ж Определили как немодифнцпрованные (чел.)

Рис.3. Оценка нижней границы нсихоакустической нормы (при сравнении с эталоном).

В третьем эксперименте с другой группой из 86 испытуемых эталонные образцы не были обозначены, а предъявлялись в общем потоке случайным образом.

10%-ная модификация речевого сигнала испытуемыми (95%) была оценена как немодифицированная. Верхняя граница скрытной пропускной способности здесь оценивается уже как 10,4 бит/с. (Рис. 4)

О% 2.5% 5% 10% 20%

Величина модификации (%) а Определили как модифицированные (чел.)

ш Определили как не/иодифицироаанмые (чел.) Рис. 4. Оценка нижней границы психоакустической нормы (бет сравнения с эталоном)

Анализ полученных данных с использованием статистического критерия X" показал достоверность выявленных различий (р<0.05).

Проведенный корреляционный анализ (вычисление коэффициента ранговой корреляции Спирмена) показал наличие тесной положительной корреляционной связи (р<0.05) между степенью модификации фонограммы и % лиц, определяющих факт модификации.

Оценка данного метода позволила установить, что предлагаемый метод обладает высокой робастностью к воздействию передискретизации, шумов и вокодерным преобразованиям, сжатию с потерями, в связи с чем может быть использован в интересах скрытой связи.

В Заключении изложены основные результаты исследования, а также результаты проверки их достоверности. Описываются перспективы изучения данной проблематики, а также даются практические рекомендации относительно возможности использования результатов исследования для защиты смысловой информации.

На основе анализа просодических характеристик с целью их использования для разработки нового стеганографического метода нецифровой стеганографии отмечено, что несмотря на существование закономерностей употребления просодических характеристик, их использование во многом определяется индивидуальной изменчивостью и зависит от выражаемых коннотатив-ных значений, что дает основание предполагать, что они могут быть использованы для встраивания смысловой информации.

Показано, что значительная вариативность просодии, а также сложность формализации и анализа особенностей её индивидуальной и ситуационной изменчивости заключает в себе возможность её использования для внедрения скрытых данных в речь. С учетом инструментальной доступности управляемыми акустическими средствами речевой просодии, позволяющими использовать ее в качестве стегоконтейнера, можно назвать следующие наблюдаемые характеристики: ЧОТ; форма огибающей ЧОТ; значения уровня интенсивности ударных, предударных и заударных гласных; величины длительности пауз и расстояния между паузами; величины ЧОТ, длительности и уровня

интенсивности гласных, несущих фразовое ударение. Основой вариативности просодии также является инвариант, позволяющий вносить в него такие изменения, которые не выходят за пределы допустимого отклонения от нормы, а потому не заметны постороннему наблюдателю. При использовании для встраивания данных именно таких изменений в просодические характеристики речи заполненный просодический контейнер становится неотличимым от незаполненного, а это удовлетворяет главному требованию к стеганографиче-ской системе - скрытности.

В результате проведенных исследований выделены основные этапы обработки речевого сигнала для встраивания смысловой информации в просодические характеристики речи: сегментация сигнала-контейнера на просодически обусловленные сегменты, встраивание скрываемых данных в эти сегменты путем изменения их характеристик и объединение сегментов. Доказана реализуемость выполнения сегментации речевого сигнала на основе существующих методов с целью встраивания смысловой информации в речевой сигнал на базе управляемой просодии.

Модификация просодических параметров речи при помощи модуляции индекса квантования речи по уровню в совокупности с квантованием речи по времени позволяет предложить новый стеганографический метод для стего-внедрения скрываемых данных в сегменты.

Экспериментальные психоакустические исследования с целью выявления допустимых пределов модификации речи, пропускной способности канала, стойкости метода к помехам и преобразованиям в канале связи, выполненные применительно к такой просодической характеристике, как ЧОТ, показывают, что предлагаемый автором метод позволяет незаметно модифицировать данную характеристику на 5%-Ю % при пропускной способности стегоканала около 8-10 бит/с. Данный метод обладает высокой стойкостью к воздействию передискретизации, шумов и вокодерным преобразованиям, сжатию с потерями, в связи с чем может быть использован в интересах скрытой связи. Предполагается также, что учет естественной сегментации речи и особенно-

стей слухового восприятия человека позволяет добиться высокой скрытности внедрения конфиденциальных данных. Кроме того, использование в дополнение к стеганографической модификации речевой просодии криптографических преобразований значений уровня несущих параметров повышает надежность предлагаемого метода, обеспечивая дезориентацию для нарушителя относительно распределения скрываемого сообщения в контейнере.

Список литературы содержит 135 наименования источников, которые использовались при работе над диссертацией.

Приложение включает перечень форматов цифрового звука, используемых в системах связи с указанием их качества, иллюстрацию принципа встраивания смысловой информации путем модификации амплитуды сегмента речевого сигнала, фрагмент кодовой таблицы при векторном QIM-квантовании, фрагмент вычислений для создания криптографической модели, используемой для экспериментального анализа метода, а также модель сте-кокриптовложения для одной фонограммы для различных величин вложений. Кроме того, в приложениях приведены кривые, характеризующие изменение ЧОТ в каждом из сегментов при встраивании в каждый сегмент 5-, 6- и 7-разрядных стеганографических вложений.

Основные положения диссертации отражены в 18 публикациях автора общим объемом 4,7 печатных листов.

Статьи, опубликованные в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК:

1. Пономарь М.О. Кодирование с квантованием несущих параметров речевых сигналов для скрытого встраивания данных // Вестник Московского государственного лингвистического университета. Выпуск 575: Концептуальный спектр изысканий в современном речеведении / ГОУ ВПО МГЛУ. - М.: Рема, 2009. - С. 217-223: ил. - (Языкознание). - 0,3 п.л.

2. Пономарь М.О. О допустимых пределах искажений электроакустических речевых сигналов при скрытом встраивании данных // Вестник Московского государственного университета. Выпуск 580: Фонетика и фонология дискурса / ГОУ ВПО МГЛУ; отв. ред. Т.В. Медведева. - М.: Рема, 2010. - С. 265-271: ил. - (Языкознание). - 0,2 п.л.

3. Пономарь М.О. Использование вариативности речевой просодии при создании интеллектуальных систем защиты информации // Вестник Московского государственного университета. Выпуск 592: Актуальные проблемы прикладного речеведения / ГОУ ВПО МГЛУ; отв. ред. Р.К. Потапова. - М.: Рема,2010.-С. 172-175: ил.-(Языкознание).-0,2п.л.

Другие публикации по теме диссертации:

4. Пономарь М.О. Перспективы применения речевой стеганографии // Сб. трудов XVIII сессии Российского акустического общества. Т.З.-М.: ГЕОС,

2006. - С.78-80. - 0,3/0,2 п.л. (в соавторстве с Потаповой Р.К.)

5. Пономарь М.О. Метод сокрытия данных в речевых сигналах в интересах защиты информации // Сб. трудов XVI Международной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов». - М.: Академия управления МВД России, 2007. - С.336-340. - 0,4 п.л.

6. Ponomar М. Data hiding in speech signals on the basis of the modification of segment pitch and duration // Proceedings of 19th International Congress on Acoustics. - Madrid, Spain, 2007. - P. 46-49. - 0,3 п.л.

7. Ponomar M. Intelligent Data Hiding in Speech Signals on the Basis of the Modification of Segment Pitch and Duration // XII International Conference "Speech and Computer" SPECOM'2007. - M.: Moscow State Linguistic University,

2007.-P. 629-632.-0,3 п.л.

8. Пономарь М.О. О возможности сокрытия передаваемой вербальной информации на базе звуковых сегментов в потоке речи // Сб. трудов XIX сессии Российского акустического общества. Т. Ill - М.: ГЕОС, 2007. - С. 90-93. — 0,3 п.л.

9. Пономарь М.О. Кодирование с квантованием несущих параметров речевых сигналов для скрытого встраивания данных // Сб. трудов XVII Международной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов». - М.: Академия управления МВД России, 2008. - С. 394-396. - 0,2 п.л.

10. Ponomar М.О. Coding with the Quantization of Speech Signal Carrier Features for Data Hiding // Materials of XX Session of the Russian Acoustic Society. -Vol.3. - M.: GEOS, 2008. - P. 645-648. - 0,2 п.л.

11. Ponomar M.O. On Acceptable Modification Limits of Electroacoustic Speech Signals for Data Hiding. Fifth International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing // Proceedings of International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing. -Kyoto, Japan, 2009. - P. 551-554.-0,3 п.л

12. Пономарь М.О. Использование речевой просодии при создании интеллектуальных систем защиты информации // Материалы III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Искусственный интеллект: философия, методология, инновации». - М.: МИРЭА, 2009 - С.374-377.-0,3 п.л.

13. Пономарь М.О. Обеспечение стеганографической стойкости при встраивании данных в несущие параметры речи // Труды Всероссийской конференции "Проведение научных исследований в области обработки, хранения, передачи и защиты информации". - Ульяновск, 2009. - С.65-68. - 0,2 п.л.

14. Ponomar М.О. Requirements То Algorithms Of Data Hiding in Prosodie Parameters Of Speech // Materials of XXII Session of the Russian Acoustical Society Session of the Scientific Council of Russian Academy of Science on Acoustics. -M.: GEOS, 2010 - P.621-623. - 0,2 п.л.

15. Пономарь М.О. Обработка речи на фонетическом уровне в интересах скрытного встраивания данных // Труды четвертого междисциплинарного семинара «Анализ разговорной русской речи» (АРЗ-2010): СПИИРАН - СПб.: ГУАП, 2010,- С.23-27. - 0,3 п.л

16. Салагай (Пономарь) М.О. Методология использования речевой просодии в интересах сокрытия данных // Материалы IV Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Искусственный интеллект: философия, методология, инновации.». - М.: МИРЭА, 2010 - С.67-69. - 0,2 п.л.

17. Салагай М.О. Стеганографический метод внедрения информации в просодические параметры речи // Сб. трудов XVII Международной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов». - М.: Академия управления МВД России, 2011. - С.415-420. - 0,3 п.л.

18. Salagay М.О. Elaboration of Steganography Method for Data Hiding in Prosodie Speech Parameters // Materials of XIV International Conference "Speech and Computer" SPECOM'2011, M.: Moscow State Linguistic University, 2011. - P. 202-206. - 0,2/0,1 п.л. (в соавторстве с Потаповой Р.К.).

Заказ №34-Р/10/2011 Подписано в печать 10.10.2011 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,4

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таИ:т/о@с/г.ги

Оглавление научной работы автор диссертации — кандидата филологических наук Салагай, Марина Олеговна

Введение

Глава 1. Анализ системы средств защиты информации в современном обществе

1.1. Методы обеспечения безопасности информации

1.1.1. Криптографические методы защиты информации

1.1.2. Стеганографические методы защиты информации

1.2. Анализ стеганографических методов внедрения информации в аудиосигналы

1.2.1 Классы преобразований сигналов и типы каналов связи 32 1.2.2. Анализ особенностей обеспечения и оценки стойкости аудиостеганографии

1.2.3 Анализ использования стеганографии для защиты авторских прав на аудиоинформацию на примере проекта SDMI

Secure Digital Music Initiative)

1.2.4. Задача поиска новых путей сокрытия информации в электроакустических речевых сигналах

Выводы

Глава 2. Речевая просодия как основа разработки 67 стеганографического метода встраивания смысловой информации в речевые сигналы

2.1. Основные подходы к понятию просодии

2.2. Классификация просодических характеристик

2.2.1. Тональные просодические характеристики

2.2.2. Временные просодические характеристики

2.2.3. Паузация

2.2.4. Динамические просодические характеристики

2.3. Интонация

2.4. Паралингвистическая вариативность просодии

2.5. Вариативность и управляемость просодических характеристик

2.6. Слуховое восприятие модификаций просодических хар актеристик

2.6.1. Восприятие модификаций частоты основного тона

2.6.2. Восприятие модификаций уровня интенсивности 111 Выводы

Глава 3. Разработка и экспериментальное исследование метода сокрытия информации на основе управляемой просодии

3.1. Задачи обработки речевого сигнала при реализации 115 управляемой просодии

3.1.1 Сегментация и маркировка речевого сигнала

3.1.2 Модификация частоты основного тона

3.2. Разработка метода сокрытия информации на основе управляемой просодии

3.2.1 Применение кодирования с квантованием для встраивания информации в акустические речевые сигналы

3.2.2 Создание стегокриптомодели скрытного внедрения информации

3.3. Разработка методики проведения эксперимента 151 3.3.1 Подготовка фонограмм и планирование эксперимента 154 3.3.2. Эксперимент по определению стойкости метода к различным преобразованиям

3.3.3 Анализ результатов эксперимента 164 Выводы 164 Заключение 166 Список литературы 171 Приложения

Введение

Современный этап развития лингвистики характеризуется повышенным интересом к изучению просодической структуры речи, что обусловлено новыми теоретическими и практическими потребностями общества. Вопросы о месте просодии в системе* речевой деятельности, ее взаимоотношениях с другими речеобразующими средствами и роли в процессе речевой коммуникации остаются предметом дискуссий, несмотря на давнюю историю изучения этого феномена и на большое количество сведений, накопленных в научной литературе (Потапова Р.К., Потапов В.В., Блохина Л.П., Пирогов A.A., Сапожков М.А., Брызгунова Е.А., Златоустова Л.В, Кодзасов G.B., Кривнова О.Ф., Николаева Т.М., Румянцев М.К., Светозарова Н.Д., Торсуева И.Г., Цеплитис JI.K., Bolinger D.L., di Cristo A., Crystal D., Cutler A., Fonagy I., Carding E., Kohler K.J., Ladd D.R., Lehiste I., Lieberman Ph., Nooteboom S.G., Ode C., Ohala J., Pilch H., Selkirk E., Uldall E. и др.).

Имеющиеся данные позволяют предполагать наличие больших перспектив использования знаний о речевой просодии для решения широкого круга задач, стоящих перед прикладной и математической лингвистикой.

Одной из таких задач, решение которой имеет большое значение для государства и общества, является защита смысловой информации. Сегодня доминирующую роль среди средств защиты информации играет шифрование сообщений с использованием методов криптографии, изменяющее их исходное представление и делающее невозможным их чтение при отсутсвии ключа шифрования. Однако, несмотря на значительные достижения криптографии, растет необходимость совершенствования методов защиты информации в связи с рядом серьезных проблем. Среди таких проблем отмечается, прежде всего, невозможность обеспечения необходимой защищенности каналов связи от несанкционированного доступа к информации со стороны третьих лиц.

В этих условиях защита информации может быть основана на применении средств стеганографии, позволяющих скрыть сам факт существования конфиденциальных данных при их передаче, хранении и обработке. При этом они дополняют традиционную криптографию в обеспечении безопасности. Основными областями использования стеганографии являются обеспечение скрытой связи, аутентификации и защиты информации от несанкционированного использования и копирования. Широкое распространение мобильной^ связи, массовость и< доступность сделали её крайне перспективной в качестве средства скрытой связи по открытым каналам с использованием стеганографии. В связи с этим во всем мире активно ведутся работы в области речевой стеганографии и стегоанализа.

Однако необходимо отметить, что речевая стеганография -сравнительно молодое научное направление, долгое время остававшееся за гранью внимания исследователей. По этой причине известные методы в этой области обладают, по мнению ряда авторов, серьезными недостатками, что обосновывает потребность в исследовании лингвистических аспектов стеганографии, расширяющих горизонты использования более совершенных методов обеспечения защищенности информации.

В настоящем исследовании проведено комплексное исследование лингвистических аспектов использования просодических средств в стеганографии.

Введение диссертации2011 год, автореферат по филологии, Салагай, Марина Олеговна

использования просодических характеристик речи с целью сокрытия смысловой информации.

Объект исследования - речевой сигнал, а также слуховое восприятие речевого сигнала в условиях передачи по каналам связи.

Предметом исследования являются просодические характеристики речи, а также психоакустические особенности слухового восприятия человека в интересах разработки технических систем, служащих для сокрытия смысловой информации на базе речевого сигнала.

Цель исследования - анализ акустических особенностей модификаций просодических характеристик речи и психоакустических особенностей их слухового восприятия, для оценки возможности использования этих данных при разработке новых стегано графических методов сокрытия смысловой информации.

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:

1. Проведение теоретико-аналитического исследования с целью выбора параметров просодии, являющихся технически управляемыми, с оценкой для каждого параметра технических и/или программных средств, позволяющих его измерять и модифицировать инструментально.

2. Разработка метода модификации просодических параметров речи с целью обратимого внедрения в них скрываемых данных.

3. Формирование экспериментального материала (корпуса звучащих текстов), отбор испытуемых.

4. Проведение модификаций отобранных просодических параметров речи в фонограммах корпуса звучащих текстов с целью встраивания данных в речевые сигналы, формирование параметрических стегоконтейнеров.

5. Проведение психоакустических экспериментов по восприятию речи.

6. Проведение статистического анализа полученных экспериментальных данных для определения допустимых пределов модификации просодических параметров, при которых соблюдается требование скрытности.

7. Разработка рекомендаций, необходимых для составления стеганографического алгоритма, использующего просодические параметры речи в целях сокрытия данных.

Рабочая гипотеза исследования состоит в том, что определенные модификации просодических характеристик речи (частота основного тона, уровень интенсивности, длительность сегментов и. др.) могут быть использованы в целях сокрытия смысловой информации.

Методологической базой исследования послужили концепции ведущих специалистов в области фундаментальной и прикладной лингвистики, фундаментального и прикладного реч введения, теории слухового восприятия, речевой и музыкальной акустики, психоакустики, стеганографии (Потапова Р.К., Блохина Л.П., Пирогов A.A., Сапожков М.А., Солнцев В.M , Виноградов.В.А., Брызгунова Е.А., Златоустова Л.В, Кодзасов C.B., Кривнова О.Ф., Николаева4 Т.М., Румянцев М.К., Светозарова Н.Д., Торсуева И.Г., Цеплитис Л.К., Аграновский A.B., Грибунин ВТ., Рабинер Л.Р., Шафер Р.В., Цвикер Э., Chen В., Wornel G.W.)i

Основные методы исследования включают методы прикладной лингвистики и смежных наук — лингвистической информатики, логики, лингвистической кибернетики, речевой и музыкальной акустики, психоакустики, а также методы исследования структурных единиц речи, обработки речевой информации и математической статистики.

Материалом для исследования послужили фонограммы телефонных переговоров двух абонентов (100 фонограмм).

Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что в нем впервые концептуально решена задача внедрения смысловой информации во все доступные просодические параметры речи; впервые представлены конкретные новые, не имеющие аналогов способы модификации частоты основного тона, уровня интенсивности, длительности сегментов речи и пауз для целей защиты смысловой информации; получены результаты, дающие основание утверждать, что свойство вариативности речевой просодии позволяет скрытно внедрять информацию в речевой сигнал с помощью его модификации, которая не может быть обнаружена в канале связи на перцептивно-слуховом уровне без сравнения с эталоном речи на передающей стороне коммуникации; экспериментально определены значения допустимых пределов модификации речевого сигнала в интересах обеспечения скрытности, проведена оценка скрытной пропускной способности и помехоустойчивости разработанного метода.

В теоретическом плане результаты исследования являются вкладом в общую теорию речевой просодии, теорию стеганографии, фундаментального и прикладного речеведения, в теорию слухового восприятия речи и передачи речи по каналам связи, что непосредственно связано с применением новых информационных технологий в лингвистике, теории коммуникации и вокодерной телефонии.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы в разработке принципиально новых средств внедрения смысловой информации в просодические параметры речи в интересах разработки систем скрытой связи« по открытым каналам речевой связи, а также могут быть использованы как самостоятельный раздел при описании методов стеганографии в лекционных курсах и семинарах при подготовке лингвистов по профилю «Теоретическая и прикладная лингвистика», экспертов-фоноскопистов и специалистов в области защиты информации.

Структура диссертации включает введение, три главы, заключение, список использованной литературы и приложения.

Заключение научной работыдиссертация на тему "Просодические средства защиты смысловой информации"

Выводы

1. Выделены основные этапы обработки речевого сигнала для встраивания смысловой информации в просодические характеристики речи: сегментация сигнала-контейнера на просодически обусловленные сегменты, встраивание скрываемых данных в эти сегменты путем изменения их характеристик и объединение сегментов.

2. Доказана реализуемость выполнения сегментации речевого сигнала на основе существующих методов с целью встраивания смысловой информации,в речевой сигнал на базе управляемой просодии.

3. Модификация просодических параметров речи при помощи модуляции индекса квантования речи по уровню в совокупности с квантованием речи по времени позволяет предложить новый стеганографический метод для стеговнедрения скрываемых данных в сегменты.

4. Использование в дополнение к стеганографической модификации речевой просодии криптографических преобразований значений уровня несущих параметров повышает надежность предлагаемого метода, обеспечивая неопределенность для нарушителя распределения скрываемого сообщения в контейнере.

5. Экспериментальные психоакустические исследования с целью выявления допустимых пределов модификации речи, скрытой пропускной способности, стойкости метода к помехам и преобразованиям в канале связи, выполненные применительно к такому просодическому параметру речи, как частота основного тона, показывают, что предлагаемый автором метод позволяет незаметно модифицировать данный параметр на 5-10 % при пропускной способности стегоканала около 8-10 бит/с. Данный метод обладает высокой стойкостью к воздействию передискретизации, шумов и вокодерным преобразованиям, сжатию с потерями, в связи с чем может быть использован в интересах скрытой связи.

6. Учет естественной сегментации речи и особенностей слухового восприятия человека позволяет добиться высокой скрытности внедрения конфиденциальных данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный в настоящей работе анализ основных криптографических методов защиты информации позволил выявить их основные уязвимости. Так,; при) использовании традиционного инструментария криптографии наличие шифрованного сообщения в канале связи или на цифровом носителе, привлекает к себе внимание потенциального нарушителя безопасности и: тем самым создает угрозу неправомерного доступа; или воздействия на каналы' связи и носители с целью повреждения, уничтожения информации или иных неправомерных действий:

Алгоритмы цифровой, подписи? не подходят для; обеспечения» аутентификации мультимедийной информации, и в частности, для речевой информации в каналах, связи« и? фономатериалов: эти алгоритмы способны защитить лишь цифровое представление содержания аудиосообщения, а не встраиваемую смысловую информациикх

Создание квантового вычислителя с достаточно большим числом q-битов приведет к тому, что все используемые в настоящее время системы шифрования и криптографические протоколы станут нестойкими, т.е. использование несимметричной криптографии станет проблематичным.

Наличие этих проблем традиционной криптографии означает, что в настоящее время существует острая необходимость в; разработке и. исследовании других альтернативных или дополняющих криптографию методов защиты информации; в частности;, методов стеганографии:.

Исследованные современные модели стеганографических систем, представленные в публикациях, позволяют предположить^ что для большинства; этих, и других методов существуют атакующие методы разрушения? встроенной информации, которые можно применить вне зависимости5 от факта обнаружения стегоканала или стего вложения. Однако технические такой упреждающий метод «очистки» звукового сигнала или фонограммы от предполагаемого стеговложения применить можно далеко не

166 всегда. Даже если стеганоанализ и возможен, то он связан не только с большим объемом вычислений для каждого канала, но и с неопределенностью выбора цели.

К новым, перспективным и неисследованным направлениям отнесена нецифровая стеганография, методы которой, предположительно, характеризуются повышенной'устойчивостью ко всем видам разрушающих воздействий. В частности одним из важнейших их преимуществ является то, что преобразование их сигналов-контейнеров в естественную аналоговую форму не ведет к потере скрытой в них смысловой информации. Возможно, что они значительно более устойчивы к воздействию шумов, фильтрованию, сжатию с потерями, вокодерному, аналого-цифровому и цифро-аналоговому преобразованиям по сравнению с цифровыми сигналами-контейнерами, а потому представляют значительный интерес для систем скрытой связи и аутентификации. На основании изложенного, нами введена новая классификация компьютерной стеганографии с точки зрения содержания стегоконтейнеров.

При использовании компрессии речи на основе неоднородного (А-Ьаду, ц-Ьаш) квантования, разностной иIадаптивной, разностной импульсно-кодовой модуляции (АОРСМ) и т.п., и вокодерных технологий зашумленность, «смазанность», неестественность этой речи могут стать маскирующим фактором, способствующим незаметности внедрения скрываемых данных. Степень влияния двух этих факторов можно выяснить только на1 основе психоакустических экспериментальных исследований.

По результатам проведенных исследований известных стеганографических методов внедрения информации в аудиосигналы, которые могут быть использованы для целей скрытой передачи информации, определены следующие общие недостатки существующих решений: отсутствие общих единых подходов к проработанных базовых решений к построению стойких стеганографических систем; низкая стойкость существующих систем к различным методам стеганоанализа; низкая стойкость к разрушающим воздействиям; сложность в технической реализации.

Индивидуальная, ситуационная; эмоциональная, конкретно-языковая тенденция, другие трудно контролируемые факторы вариативности речи, а также большая размерность передаваемой и хранимой речевой информации и одноразовостъ контейнера могут служить основанием для предположения о том, что обнаружение скрытого канала в такой среде можно, по аналогии с криптографией, условно назвать трудноразрешимой задачей.

С целью использования просодических характеристик для разработки > нового стеганографического метода^ нецифровой стеганографии проведен общий анализ просодических характеристик и выделены закономерности их использования. На основе анализа просодических характеристик отмечено, что несмотря на существование закономерностей употребления просодических характеристик их использование во многом определяется индивидуальной изменчивостью и зависит от выражаемых коннотативных значений, что дает основание предполагать, что они могут быть, использованы для встраивания смысловой информации:

Показано, что значительная вариативность просодии, а также сложность формализации и анализа особенностей её индивидуальной и ситуационной изменчивости заключает в себе возможность её использования для внедрения, скрытых данных в речь. С учетом инструментальной доступности- управляемыми акустическими средствами- языковой ^ просодии, позволяющими использовать ее в качестве стегоконтейнера, можно назвать следующие наблюдаемые характеристики: ЧОТ; форма кривой ЧОТ; значения уровня интенсивности ударных, предударных и заударных гласных; величины длительности пауз и расстояния между паузами; величины ЧОТ, длительности и уровня интенсивности гласных, несущих фразовое ударение

Р1-Р11). Основой вариативности просодии также является инвариант,

168 позволяющий вносить в него такие изменения, которые не выходят за пределы допустимого отклонения от нормы, а потому не заметны постороннему наблюдателю. При использовании для встраивания данных именно таких изменений в просодических характеристиках речи заполненный просодический контейнер становится неотличимым от незаполненного, а это удовлетворяет главному требованию к стеганографической системе — скрытности.

В результате проведенных исследований, выделены основные этапы обработки речевого сигнала для встраивания смысловой информации в просодические характеристики речи: сегментация сигнала-контейнера на просодически) обусловленные сегменты, встраивание скрываемых данных в эти сегменты путем изменения их характеристик и объединение сегментов. Доказана реализуемость выполнения- сегментации речевого сигнала на основе существующих методов с целью встраивания смысловой информации в речевой сигнал на базе управляемой просодии.

Модификация просодических параметров речи при помощи модуляции индекса^ квантования речи по уровню в совокупности с квантованием речи по времени^ позволяет предложить новый стеганографический метод для стеговнедрения скрываемых данных в сегменты.

Экспериментальные психоакустические исследования с целью выявления допустимых пределов модификации речи, скрытой пропускной способности, стойкости метода к помехам и преобразованиям в канале связи, выполненные применительно к такому просодическому параметру речи, как частота основного тона, показывают, что предлагаемый автором метод позволяет незаметно модифицировать данный параметр на 5-10 % при пропускной способности стегоканала около 8-10 бит/с. Данный метод обладает высокой стойкостью к воздействию передискретизации, шумов и вокодерным преобразованиям, сжатию с потерями, в связи с чем может быть использован в интересах скрытой связи. Предполагается также, что учет

169 естественной сегментации речи и особенностей слухового восприятия человека позволяет добиться высокой скрытности внедрения конфиденциальных данных. Кроме того, использование в дополнение к стеганографической модификации речевой просодии криптографических преобразований значений уровня несущих параметров повышает надежность предлагаемого метода, обеспечивая неопределенность для нарушителя распределения скрываемого сообщения в контейнере.

Список научной литературыСалагай, Марина Олеговна, диссертация по теме "Прикладная и математическая лингвистика"

1. Агафонова Л.С. Бондарко JI.B. Вербицкая JI.A. и др. О некоторых характеристиках русской речи в зависимости от разных темпов произношения // Слух и речь в норме и патологии. Вып.1. Л., 1974. - С. 2538.

2. Аграновский A.B., Балакин A.B., Грибунин В.Г., С. А. Сапожников С. А. Стеганография, цифровые водные знаки и стегано анализ. М., Вузовская книга, 2009. - 220 с.

3. Аграновский A.B., Девянин П.Н., Хади P.A., Черемушкин A.B. Основы компьютерной стеганографии: учеб.пособие для вузов. Ростов-на-Дону: Радио и связь, 2003. - 152 с.

4. Аграновский A.B., Хади P.A. Практическая криптография. Алгоритмы и их программирование. Ростов-на-Дону: СОЛОН-Пресс, 2009. - 256 с.

5. Алферов А.П, Зубов А.Ю. и др. Основы криптографии: Учебное пособие. М.: Гелиос АРВ, 2005. - 480 с.

6. Ануфриев И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/б.х. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.-710 с.

7. Артехин Б.В. Стеганография // Защита информации. Конфидент. М.: 1999. -№4.-С. 47-50.

8. Асафьев Б.В. Музыкальная форма как процесс. Л.: Музыка, 1971. -376 с.

9. Асмаков С.А.Что такое SDMI // КомпьютерПресс 3. М., 2002. - С.20-24.

10. Бабаш A.B., Шанкин Г.П. История криптографии. Часть I. — М.: Гелиос АРВ, 2002. — 240 с.

11. Бабкин A.B. Автоматический синтез речи проблемы и методы генерации речевого сигнала // Труды международного семинара Диалог'98 по компьютерной лингвистике и ее приложениям. - Казань: 1998. - С. 324325.

12. Бабкин A.B. Помехоустойчивый выделитель основного тона речи // Материалы 7-й Международной конференции и выставки «Цифровая обработка сигналов и ее применение DSPA-2005». М.: 2005. - С.214-220.

13. Блохина Л.П, Потапова Р.К. Просодические характеристики речи. М.: Посвещение, 1970. -12 с.

14. Блохина Л.П., Потапова Р.К Просодические факторы при подборе экспериментального материала в интонационных исследованиях // Экспериментальная фонетика. Вып.З. - Минск: 1971. - С.214-229.

15. Блохина Л.П., Потапова Р.К. Методика анализа просодических характеристик речи. М., 1982. 54 с.

16. Брызгунова Е.А. Интонация // Русская грамматика. Том 1. М.: АН СССР, 1980.-С. 96-120.

17. Виноградов В. А. Лингвистические аспекты обучения языку. К проблеме иноязычного акцента в фонетике. Вып. 2. М.: 1976. - 63 с.

18. Виноградов В. А. Бантоидные языки (Камерун) // Виноградов В. А. Исследования по грамматике африканских языков. М., 2004. С.367.

19. Вокодерная телефония. Методы и проблемы. Под ред. A.A. Пирогова. М., Связь, 1974.-536 с.

20. Гайдучик С.М. О лингвистической интерпретации речевых пауз // Лингвистическая интерпретация результатов экспериментально-фонетических исследований речевого текста: Тез. докл. респ. симпозиума. — Минск: 1977. С.39-42.

21. Гайдучик С.М. Фоностилистика как один из разделов фонетики. // Интонация. — Киев: Вшца школа, 1978. С. 33-41.

22. Генне О.В. Основные положения стеганографии /О.В. Генне. Защита информации. Конфидент, 2000. №3. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.confident ru/magazine/.

23. Городилова Г.Г. Темп речи как один из критериев оформированности навыков речи // Вопросы обучения русскому произношению. — М.: 1978. -С.84-90.

24. ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. — М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

25. ГОСТ Р 34.10-2001. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки электронной цифровой подписи. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

26. ГОСТ Р 34.10-94. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процедуры выработки и проверки электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1994.

27. ГОСТ Р 34.11-94. Информационная, технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования. М.: ИПК Издательство стандартов, 1994.

28. ГОСТ Р 50739-95. Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования. -М.: Стандартинформ, 2006.

29. ГОСТ Р 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения. М.: Стандартинформ, 2008.

30. ГОСТ Р 50922-96. Защита информации. Основные термины и определения. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

31. Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев ИВ. Цифровая стеганография // Методы и технические средства обеспечения безопасности информации. — СПб.: ГТУ, 2001.-272 с.

32. Гухман М.М. Э. Сепир и «этнографическая лингвистика» // Вопросы языкознания. 1954. - № 1. - С. 110-127.

33. Дорожин A.M. DRM или управление цифровыми правами. М., 2006. -Режим доступа: http://www.mobile-review.com/mp3/articles/drm.shtml.

34. Жельников В.А. Криптография от папируса до компьютера. М.: ABF, 1996.-335 с.

35. Женило В.Р. Анализ параметров частоты основного тона голоса для автоматической идентификации личности. М.: ВЦ АН СССР, 1988. - 22 с.

36. Женило В.Р. Компьютерная фоноскопия. М.: Академия МВД России, 1995.-208 с.

37. Жинкин Н.И. Механизмы речи. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1958. - 370 с.

38. Златоустова Л.В., Потапова Р.К., Потапов В.В., Трунин-Донской В.Н. Общая и прикладная фонетика. 2-е доп. и пер. изд. М.:1997. - 416 с.

39. Ильина В. И. Психологическая характеристика аудирования на иностранном языке // Материалы Научно-метод. конф. «Лингвистические проблемы обоснования методики преподавания иностранных языков в школе». -М.: 1971. С. 159-163.

40. Исагулиев К.П. Справочник по криптологии. М.: Новое знание, 2004,237 с.

41. Касевич В.Б., Шабельникова Е.М., Рыбин В.В. Ударение и тон языка и речевой деятельности. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1990. - 243 с.

42. Каспарова М. Г. О речевой паузе // Исследование языка и речи. Ученые записки МГПИИЯ им. М. Тореза. -№ 60. М., 1971. - С. 146-147.

43. Кодзасов С.В. Комбинаторная модель фразовой просодии // В кн.: Просодический строй русской речи. М.:1996. - 256 с.

44. Кривнова О.Ф., Зиновьева Н.В., Захаров Л.М., Строкин Г.С., Бабкин А.В. TTS Synthesis For Russian Language // Web Journal of Formal, Computational & Cognitive Linguistics. № 1. - 1997. - C. 100-102.

45. Марузо Ж. Словарь лингвистических терминов. М., 1960. -436 с.

46. Мельчук, И. А. Опыт теории лингвистических моделей «Смысл <=> Текст». Семантика, синтаксис. М.: Наука. 1974. - 345 с.

47. Морозов В.П. Тайны вокальной речи. Л., Наука, 1967. - 204 с.

48. Николаева Т.М. Фразовая интонация славянских языков. М., 1977. -281 с.

49. Никонов В.А., Попов В.А. Особенности структуры речи человека -оператора в стрессовых условиях // Речь и эмоции: Материалы симпозиума. -Д.: 1975.-С. 11-16.

50. Отчет по проекту: № РНП.2.1.3/2849 «Фундаментальное исследование лингвоакустических методов защиты речевой информации» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)». М., 2010. - 69 с.

51. Петелин Р.Ю.,Петелин Ю.В. Музыкальный компьютер. Секреты мастерства. СПб.: БХВ-Петербург; Фрлит, 2004. - 512 с.

52. Потапов В.В. Речевой ритм в диахронии и синхронии. М.: 1996. -180 с.

53. Потапова Р.К. Слоговая фонетика германских языков: учебное пособие для институтов и факультетов иностранных языков. М.: Просвещение, 1986.- 144 с.

54. Потапова Р.К. Речевое управление роботом. М.: Радио и связь, 1989. -248 с.

55. Потапова Р.К. Теоретические и прикладные аспекты речевой сегментологии // Проблемы фонетики. вып. II. - М.: 1995. - С. 7-20.

56. Потапова Р.К. Коннотативная паралингвистика. М.: 1997. (2-е изд. 1998).-68 с.

57. Потапова P.K. Речь: коммуникация, информация, кибернетика: Учебное пособие. Изд. 2-е, доп. М.: Эдиториал УРСС, 2001. - 568 с.

58. Потапова Р.К. Сексолект как комплексное тендерное понятие (об усложненном характере задачи определения сексолекта в судебной фонетике) // Материалы межд.конф. «Информатизация правоохранительных систем». М.: Акад. МВД РФ, 2001. - С.314-320.

59. Потапова Р.К., Блохина Л.П. Средства фонетического членения речевого потока в немецком и русском языках. М., 1986. - 115 с.

60. Потапова Р.К., Пономарь М.О. Перспективы применения речевой стеганографии // Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества. М.: ГЕОС, 2006: - С. 78-80.

61. Потапова Р. К., Потапов, В. В. Язык, речь, личность. М: Языки славянской культуры, 2006. — 496 с.

62. Приказ председателя Гостехкомиссии России от 19 июня 2002 года № 187 «РД «Безопасность информационных технологий. Критерии оценки безопасности информационных технологий».

63. Промежуточный отчет по проекту: № РНП. 2.1.3/2849, 2010. 75 с.

64. Радзишевский А.Ю. Основы аналогового и цифрового звука. М.: Вильяме, 2006. - 288 с.

65. Садовничий В. А., Носов В. А., Ященко В. В. Криптография как один из источников развития математики // Материалы конференции «Московский университет и развитие криптографии в России». — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2002. С.7-10.

66. Сапожков М.А. Речевой сигнал в кибернетике и связи. — М.: Связьиздат, 1963. — 452 с.

67. Сапожков М.А. Электроакустика. Учебник для вузов. М.: Связь, 1978. -271 с.

68. Сборник трудов 7-й Международной Конференции и Выставки Цифровая Обработка Сигналов и ее Применение DSPA-2005 Москва 16-18 марта 2005 г.-378 с.

69. Светозарова H.Д. Темп речи // Лингвистический энциклопедический словарь / Под. ред. В.Н.Ярцева. М.: Советская энциклопедия, 1990.- С.508.

70. Светозарова Н.Д. Фонетика спонтанной речи. Л., 1988.-246 с.

71. Сидельников В.М. Криптография и теория кодирования // Материалы конференции «Московский университет и развитие криптографии в России». М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2002. С. 1-10.

72. Собакин А.Н. Артикуляционные параметры речи и математические методы их исследования // Монография. М.: Вестник Моск. гос. линв. ун-та; вып. 517; сер. Лингвистика, 2006. - 220 с.

73. Собакин А.Н. Метод исследования голосового источника по речевому сигналу // Сборник научных трудов МГИИЯ. Т. 329. - М.: МГПИИЯ, 1989. - С.76-92.

74. Солнцев В.М. Вариативность как общее свойство языковой системы // Вопросы языкознания. — 1984. — № 2. С. 31-32.

75. Станкевич В.А.Что такое DRM? // Software. 2009. - № 25. - С. 14.

76. Стрельцов A.A. Обеспечение информационной безопасности России. -М.: МЦНМО, 2002. 296 с.

77. Тезисы докладов всесоюзной конференции «Проблемы вариативности в германских языках». М. : Изд-во Ин-та языкознания АН СССР, 1988. -116 с.

78. Трубецкой Н.С. Основы фонологии. М., Изд. иностр. лит., 1960. 372 с.

79. Фант Г. Акустическая теория речеобразования. М.: 1964. - 284 с.

80. Федеральный Закон № 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации", Москва, 27 июля 2006г., Источник: -http ://www.garant.ru/.

81. Фланаган Д. Анализ, синтез и восприятие речи. М., 1968. - 396 с.

82. Хатгори, С. Ударение в японском языке в фонологическом аспекте; пер. с яп. Т. В. Старостиной//Языкознание в Японии. М., 1983.-С. 178-212.

83. Хорев А.А. Способы и средства защиты информации. Учебн. пособие. -М.: МО РФ, 2000.-316 с.

84. Цвикер Э., Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации. Ред. Б.Г. Белкин, Пер. с нем. И.Д. Гурвиц. 2-е изд., перераб. и доп. - М-. : Связь, 1971. -255 с.

85. Цеплитис JI.K. Анализ речевой интонации. Рига: Зинатне, 1974. - 272 с.

86. Шеннон К. Э. Теория связи в секретных системах // В кн.: Шеннон К. Э. Работы по теории информации и кибернетике. М.: ИЛ, 1963, С.333-402.

87. Anderson RJ. Stretching the Limits of Steganography // Proc. of First Int. Workshop on Information Hiding, Ross Anderson(Ed.) 1996. - Vol.1174. -Cambridge. -P.l 174.

88. Bassia P., Pitas I. Robust audio watermarking in the time domain // EUSIPCO. 1998 . - Vol.1. - Rodos, Greece. -P.177-183.

89. Bender W., Gruhl D., Morimoto N., Lu A. Techniques for Data Hiding // IBM Systems Journal. 1996. - № 35(3&4). - P. 45-48.

90. Boersma P., Weenink D. Praat: doing phonetics by computer (Version 5.1.05) Computer program. // http://www.praat.org/

91. Bolshakov I.A., Gelbukh A.F. Computational Linguistics. Models, Resources, Applications. Mexico: Instittuto Politécnico Nacional, 2004. - 186 p.

92. Bolshakov I.A., Gelbukh A.F. Heuristics-Based Replenishment of Collocation Databases // Advances in Natural Language Processing. Proc. Intern. Conf. PorTAL, E. Ranchhold, N. J. Mamede (Eds.) Portugal: Faro, 2002. - P. 25-32.

93. Boney L., Tewfik A. H., Hamdy K. N. Digital watermarks for audio signals // Int. Conf. on Multimedia Computing and Systems. Hiroshima, Japan, 1996. - P. 473-480.

94. Cancelli G., Doerr G., Cox I.J, Barni M. Detection of ±1 LSB steganography based on the amplitude of histogram local extrema // 15th IEEE Int. Conf. on Image Processing. 2008. - P. 1288-1291

95. Celik M., Sharma G., Tekalp A. Murat Pitch and Duration Modification for Speech Watermarking // Proceedings ICASSP NY: Electrical and Computer Engineering Department University of Rochester, 2005. - P. 17-20.

96. Chen B., Wornel G.W. System, method, and product for information embedding using an ensemble of non-intersecting embedding generators. // U.S. patent pending. Licensing onfo. NY: MIT Technology Lie. Office, 2005. -P.110-113.

97. Chen B., Wornell G.W. Digital watermarking and Information embedding using dither modulation // Workshop on Multimedia Signal Processing. Redondo Beach, CA, 1998.-P.273-278.

98. Cooperman M., Moskowitz S.A. Steganographic method and device // Computer and Communications Security Reviews. London: 1995. - P.67-76.

99. Cox I.J., Kilian J., Leighton T., Shamoon T. A secure, robust watermark for multimedia // Information Hiding Workshop. Cambridge, 1996. - P. 185-206.

100. Diffie W. Hellman M.E. New directions in cryptography // IEEE Trans. Informat. Theory. 1976. - Vol. 1. - N 22. — P. 644-654.

101. Firth J. R. Sounds and Prosodies // Firth J. R\ Papers in Linguistics: 1930-57. London: Oxford University Press, 1957. - P. 121-138.

102. Firth J.R. Sounds and prosodies // Papers in Linguistics. № 34-51. London: 1957. - P.34-51.

103. Flanagan J.L. Note on the design of "terminal-analog" speech synthesizers // Journal of Acoustic Society of America. 1957. - № 29. - P.306-310.

104. Fletcher. H. Speech and Hearing in Communication. Princeton, NJ: D. VanNostrand, 1953.- 160 p.

105. Gruhl D., Lu A., Bender W. Echo Hinding // Information Hiding Workshop. -Cambrige, 1996.-P. 295-315.

106. Hattori Sh. The Analysis of Meaning // Por Roman Jacobson. Le Haye: Mouton, 1956. - P. 207-212.

107. Harrison S. RSA Laboratories 3.6.3 What is RC4? // ICASSP. 2005, IEEE. -P. 17-20.

108. Katzenbeisser S., Petitcolas F. Information Hiding Techniques for Steganography and Digital Watermarking. Boston: Artech House, 2000. - 220 p.

109. Kerckhoffs A. La cryptographie militaire // Journal des sciences militaries. -1883.-Vol. IX.—P. 5-38, 161-191.

110. Klein A. Attacks on the RC4 stream cipher // Designs, Codes and Cryptography. 2008. - № 48. - P. 269-286.

111. Ladefoged P. Some physiological parameters in speech // Language and speech. 1963. - Vol.6. -№3.-P. 109-119.

112. Lindner Q. Einfuhrung in die experimentelle Phonetik. Berlin, 1969. - 150 P

113. Lobanov B.M., Tsyrulnik L.I. Phonetic-Acoustic Problems of Personal Voice Cloning by TTS // Proceedings of the Ninth International Conference "Speech and Computer" SPECOM'2004. Saint-Petersburg: MSLU, 2004. -P. 17-21.

114. Moulines E, and Charpentier N. Pitch-synchronous waveform processing techniques for text-to-speech synthesis using diphones // Speech Communication. 1990. -№ 9(5/6). - P. 453-467.

115. Neubauer C., Herre J. Digital watermarking and its influence on audio quality // 105th Convention Audio Engineering Society. 1998. - San Francisco, CA. - P.101-103.

116. Ode C. Russian intonation: a perceptual description // Studies in Slavic and General Linguistics. 1989. - № 13. -P.146-155.

117. Pike K. L. Tone languages, 5 ed. Ann Arbor, 1961. - P. 128-177.

118. Ponomar M.O. Data hiding in speech signals on the basis of the modification of segment pitch and duration // Proceedings of 19th International Congress on Acoustics. Madrid, Spain, 2007. - P. 46-49.

119. Ponomar M.O. On Acceptable Modification Limits of Electroacoustic Speech Signals for Data Hiding // Proceedings of International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing. Kyoto, Japan, 2009.-P. 551-554.

120. Ponomar M.O. On Acceptable Modification Limits of Electroacoustic Speech Signal // 13-th International Conference on Speech and Computer. St. Petersburg, Russia, 2009. - P. 264-266.

121. Potapova R.K., Potapov V.A. Kommunikative Sprechtätigkeit. Russland und Deutschland im Vergleich. Köln, Weimar, Wien: Böhlau-Verlag, 2011. 312 p.

122. Proceedings of 8th International Workshop Information Hiding, IH 2006, Alexandria, VA, USA, July 10-12, 2006. Revised Selected Papers. Lecture Notes in Computer Science. -387 p.

123. Shannon C.E. Mathematical Theory of Communication // Bell System Technical Journal. 1948. - № 27. - P. 379-423.

124. Shor P.W. Algorithms for quantum computation: Discrete logarithms and factoring. // Proc. 35th FOCS, 1994. P. 124-134.

125. Simmons G.J., The Prisoners' Problem and Subliminal Channel // Advances in Cryptology, Proceedings of CRYPTO, 1984. P. 51-67

126. Springer G.P. Language and Music. For Jacobson. The Haag, 1956. - 504 P

127. Stevens E. Grundzüge der Phonetik. Leipzig, 1901. - 232 p.

128. Stevens S.S., Davis H. Hearing its Psychology and Physiology. - New York: Willey, 1938.-489 p.

129. Swanson M.D., Zhu B., Tewfik A.H., Boney L. Robust audio watermarking using perceptual masking // Signal Processing. 1998. Vol. 66. - P.337-355.

130. Szepanski, W.: A signal theoretic method for creating forgery-proof documents for automatic verification // Carnahan Conf. on Crime Countermeasures. Lexington, 1979. - P.101- 109.

131. Vernam G.S. Cipher printing telegraph systems for secret wire and radio telegraphic communications // Atner. Inst. Elec. Eng. 1926. - Vol. 55. - P. 109115.

132. Weimers W. E., African language structures, Berk.—Los Ang.—L., 1973. -488 p.