nombre: director del proyecto: alumnos...
TRANSCRIPT
![Page 1: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/1.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 1
Proyecto de Investigación 2007 NOMBRE: Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía DIRECTOR DEL PROYECTO: M. en C. Rubén Vázquez Medina ALUMNOS PARTICIPANTES: Juan Baltazar Padilla Lucio Santes Galván Jorge Alberto Martínez Ñonthe RESUMEN:
Con este proyecto se ha desarrollado un prototipo de software programado en MatLab
para la protección de la propiedad intelectual y de explotación de señales de audio en
formato WAV y MP3 que pudieran ofrecerse a la venta en la Internet. Este prototipo se
ha desarrollado usando algoritmos esteganográficos para que permiten reducir la
posibilidad de que las señales de audio convertidas en esteganogramas sean utilizadas en
forma ilícita en la red. Este prototipo de software cuenta con algoritmos otorgan atributos
a las señales de audio originales que permitirán detectar los derechos de propiedad de
explotación del comprador, los derechos de propiedad intelectual de la obra y la
información relacionada con el proveedor que realizó la venta. El alcance de este
proyecto consideró pruebas de fortaleza de los esteganogramas creados con señales de
audio ante ataques típicos que involucran compresión, incorporación de ruido, edición y
ecualización.
![Page 2: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/2.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 2
OBJETIVO:
A partir de una investigación y comparación amplia de los algoritmos esteganográficos
existentes desarrollar y evaluar algoritmos que permitan crear esteganogramas para la
protección de la propiedad intelectual, de explotación y comercialización de señales de
audio que pudieran ofrecerse a la venta a través de la Internet. Para el desarrollo de estos
algoritmos se deberá considerar la capacidad de carga útil y el efecto de la degradación de
este tipo de señales, así como las condiciones de detección y reconocimiento del sistema
auditivo humano.
INTRODUCCIÓN:
El producto final es un prototipo de software desarrollado en MatLab que permite la
protección de la propiedad intelectual, de explotación y comercialización de señales de
audio en archivos de formato WAV y MP3, a través de la creación de esteganogramas
que incorporan en forma desapercibida información relacionado con los derechos de
propiedad de explotación del comprador, los derechos de propiedad intelectual de la obra
y la información relacionada con el proveedor que realizó la venta. Este prototipo ha sido
debidamente analizado y evaluado, el cual se construyó con algoritmos esteganográficos
que usan técnicas de espectro disperso, y se probó la fortaleza de los esteganogramas
creados con señales de audio WAV y MP3 como archivos de transporte ante ataques
típicos que involucran compresión, incorporación de ruido, edición y ecualización.
Además se determinó su capacidad de carga útil.
También, se cuenta con el diagrama de flujo para la extracción de la señal de interés, el cual
facilita entender la manera en que cada bit oculto es recuperado de la señal esteganográfica, y
![Page 3: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/3.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 3
de cómo se forma nuevamente a la señal de interés, con la finalidad de obtener el texto en
claro del mensaje secreto al realizar la decodificación.
MÉTODOS Y MATERIALES
Planteamiento de Requisitos:
La técnica esteganográfica en audio deberá otorgar servicios de seguridad sobre la
propiedad intelectual y la explotación de obras de audio. Esta técnica seleccionada
dificultara a un intruso para la detección de los datos ocultos de la licencia en uso.
Además, en el contexto de una aplicación, se obtuvo la capacidad de autenticar al
comprador y al vendedor de un producto digital, de modo que se protegió la propiedad de
la obra. El algoritmo que se usa considera la carga útil y la capacidad del medio de
transporte, así como la robustez ante ataques típicos maliciosos y/o accidentales sobre las
señales de audio, de modo que no se pierdan los datos de propiedad incluidos
esteganográficamente. Para la selección de la técnica esteganográfica en audio, se
consideraron los siguientes requisitos:
• Imperceptibilidad auditiva al realizar la inserción.
• Formas ambientales de transmisión para señales de audio.
• Degradación de la señal al realizar la inserción-
• Capacidad de inserción es decir la carga útil.
![Page 4: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/4.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 4
• Robustez ante ataques (filtrado, ruido, eco, etc.) para la recuperación de la
información.
Selección de la técnica esteganográfica:
A continuación se describen las técnicas esteganográficas en audio que se investigaron de
artículos reportados:
a) Codificación en el bit menos significativo (LSB). La principal ventaja de la
técnica LSB es que tiene una alta tasa de bits de inserción y además tienen una
baja complejidad computacional. La obvia desventaja es la poca robustez, debido
a que los cambios aleatorios simples de los bits menos significativos destruyen la
información oculta. En la práctica, esta técnica es útil sólo en ambientes cerrados
y D/D (digital a digital).
b) Codificación de fase. Las modificaciones en la fase permiten tener una
transmisión encubierta de información con una señal esteganográfica
imperceptible, con una alta carga útil y recuperación excelente de los datos. Es
una técnica que permite almacenar gran cantidad de bits; sin embargo, presenta un
nivel medio de robustez. Una vulnerabilidad que se presenta en esta técnica es
cuando la señal de audio sufre un ataque de tipo corte, impidiendo que la
información pueda ser recuperada.
c) Espectro disperso (SS). Espectro disperso es la técnica esteganográfica más
frecuentemente usada, en particular la denominada Direct Sequence (DSSS).
Estas técnicas se han desarrollado desde los años 50’s, y ofrecen baja probabilidad
de intercepción y comunicación antijamming. La señal transmitida se dispersa a lo
![Page 5: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/5.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 5
largo de una banda muy amplia de frecuencias, de manera natural son resistentes
al ruido, interferencias, bloqueo y detección. Las técnicas de espectro disperso se
consideran de un nivel de robustez alto. El problema más serio de DSSS es su
vulnerabilidad a una modificación de escala de tiempo, que puede ser un efecto
inadvertido de un proceso de señal estándar o de un ataque deliberado. Las
modificaciones de escala de tiempo (speed-up o show-down) ocurren en las cintas
analógicas (conocidas como “wow & flutter”) o debido al registro de uniones mal
hechas en conversiones D/A y A/D. Esta vulnerabilidad puede explotarse más a
fondo en los ataques diseñados para borrar información oculta.
d) Eco oculto. La ventaja que ofrece esta técnica es la mínima alteración en la señal
original. Esto quiere decir que el SAH no distingue entre la señal esteganográfica
y la señal original. El eco ofrece la adición de resonancia, puede hacer que la
señal tenga una buena calidad de sonido. Esto dependerá de factores como la
calidad de la grabación original, el tipo de sonido y el oyente. Un punto muy
importante es que la distorsión de la señal tiene un límite, esto es, una adición de
ruido a la señal afectará gravemente, de tal manera de no se podrá extraer la
información, lo que presenta un nivel bajo de robustez.
e) Inserción de tono. Esta técnica permite tener una alta tasa de inserción de bits,
aproximadamente 250 bits/s. También, el ruido agregado de manera intencional o
no intencional puede causar un alto índice de errores de bits insertados. Un ataque
malicioso que envuelve el reemplazo de inserción de datos con ceros en pocas
muestras hace que exista menos pérdida de los datos insertados, sin duda al
![Page 6: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/6.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 6
realizar un corte de un gran número de muestras hace que la señal esteganográfica
sea destruida.
Formulación de un modelo esteganográfico:
Existen cinco técnicas esteganográficas en audio con filosofías distintas. Todas ellas
ofrecen cierto nivel de robustez, sin embargo no se tiene una técnica que proteja a la señal
de interés de todos los ataques posibles que pudiera sufrir. En este sentido, se tomo a la
técnica DSSS (Espectro Disperso con Secuencia Directa), la cual ofreció robustez y
capacidad suficiente de inserción de información requerida a ocultar. Con esta técnica se
explica el funcionamiento de cada uno de los componentes que permitan llevar a cabo el
proceso de inserción y extracción de una señal de interés. Además, de elegir un conjunto
de muestras de audio de distinto género musical para realizar las pruebas de inserción y
extracción, con la finalidad de observar el comportamiento de esta misma técnica. Lo que
se decidió implementar en software para una aplicación de protección contra la piratería,
haciendo uso de este algoritmo y como herramienta de programación a el sistema
Matlab®, y respectivamente realizar las pruebas de robustez ante diferentes ataques
esteganográficos típicos.
RESULTADOS
Realización de Esquema de Protección:
El algoritmo de inserción basado en esteganografía en DSSS, se construyo bajo el modelo
de generación de esteganogramas.
![Page 7: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/7.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 7
a) Esquema de inserción. El algoritmo de inserción basado en esteganografía en
DSSS, se construye bajo el modelo de generación de esteganogramas propuesto.
A continuación, se describe cada uno de los componentes que contribuyen al
proceso de inserción de información como carga útil que se desea comunicar
esteganográficamente. Estos componentes se encuentran dentro del sistema
esteganográfico, se describen, con el objetivo de comprender el funcionamiento
de cada uno y su aportación en el sistema figura 1.
Figura 1. Esquema de generación de esteganogramas.
• Cubierta. Para esto se utilizo un archivo de audio en formato MP3, del cual
se considera que puede contener uno o dos canales de audio (mono o estereo).
• Llave secreta. Es un parámetro de entrada el cual fue utilizado como semilla
para hacer posible la generación de la secuencia pseudo-aleatoria, y que
además, es requerida para la extracción de la información oculta.
• Función Pseudo-Aleatoria. Esta función requierio de la llave secreta para
generar por medio un LFSR (Registro de Desplazamiento con
![Page 8: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/8.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 8
Retroalimentación Lineal) una secuencia pseudo-aleatoria de valores binarios.
Además, la secuencia resultante solo debe contener el valor de 1 y -1, por lo
que en la secuencia binaria generada se sustituye cada 0 por -1. Entonces, la
señal pseudo-aleatoria se represento por una secuencia de unos y menos unos.
• Señal de interés. Es necesaria la comunicación de un mensaje secreto,
confidencial de forma altamente segura. El mensaje no tiene características
especiales, es un mensaje de texto en claro, cuya codificación se hizo en
código ASCII extendido y luego a binario.
• Función Señal Esteganográfica. Esta función se encargo de tomar la cubierta
y dividirla en segmentos de longitud k, así como verificar que la secuencia
pseudo-aleatoria fuera de la misma longitud. El total de bits de la señal de
interés es igual al número de segmentos que la función toma de la cubierta
para poder ocultar cada uno de los bits.
• Función Esteganograma. Esta función permiti construir el nuevo archivo en
formato MP3, es decir, el esteganograma. La función empleo el archivo MP3
anterior para reemplazar la cubierta (canal de audio) por la señal
esteganográfica obtenida de la Función Señal Esteganográfica
b) Esquema de extracción. Así como se tiene un modelo de generación de
esteganogramas, es necesario contar con otro cuyo objetivo sea recuperar la
información oculta en el archivo MP3. A continuación se describen los
![Page 9: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/9.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 9
componentes del modelo, que en conjunto con el modelo de generación de
esteganogramas forman la totalidad operativa del sistema utilizado figura 2.
Figura 4. Esquema de extracción del mensaje secreto.
• Función Adaptar. Esta función realizo una adaptación sobre la señal
esteganográfica antes de ser utilizada por la Función Extraer. Esto significa que
para obtener una mejor detección de los bits ocultos como lo hace la Función
Extraer, es necesario pasar la señal esteganográfica por un filtro de predicción
lineal (LPC: linear prediction filter coefficients).
• Función Extraer. Esta función se encargo de crear un vector con cada uno de los
bits ocultos, los cuales se extraen de los segmentos de longitud k, modificados
anteriormente por la Función Señal Esteganográfica y adaptados por la Función
Adaptar. Para realizar la extracción de los bits ocultos, realmente lo que hace la
función es una detección; es decir, de acuerdo con el valor esperado de la
correlación estadística, se tiene que para un valor esperado de la correlación
mayor a 0 representa un bit 1 y para un valor esperado de la correlación menor a
0 representa un bit 0. Entonces, la función aplica la correlación estadística sobre
cada uno de los segmentos de la señal esteganográfica adaptada, para así crear un
vector el cual representa a la señal de interés.
![Page 10: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/10.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 10
• Función Decodificar. Esta función se encargo de la decodificación de la señal de
interés. Lo que hace la función es tomar de manera ordenada y secuencial bloques
de longitud 8 de la señal de interés. Cada bloque representa un valor binario que
es decodificado a su respectivo valor decimal ASCII extendido y al carácter
correspondiente, de tal manera que la función regresa el texto en claro del
mensaje secreto.
EVALUACIÓN Y PRUEBAS:
• Prueba de operativa del algoritmo.
La ejecución del software implementado en Matlab para el proceso de inserción se
muestra en la figura 5, en donde se especifica los datos de licencia a ocultar además de
las muestras para el segmento, ver figura 3.
![Page 11: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/11.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 11
Figura 3. Ejecución de Matlab para proceso de inserción
La ejecución del software implementado en Matlab para el proceso de extracción se
muestra en la figura 4, en donde se especifica la extracción del mensaje secreto lo
acotamos con un círculo rojo nuevamente ver figura 3.
![Page 12: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/12.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 12
Figura 4. Ejecución de Matlab para proceso de extracción
Se realizaron pruebas esteganográficas para la inserción y extracción de la información,
utilizando archivos de audio en formato MP3. Se eligieron 12 muestras de 20 segundos
de duración de este mismo tipo de archivo, donde cada una contiene 2 canales de audio
muestreados a 44100 Hz. Además, cada 3 de ellas corresponde a un género musical. La
razón de elegir muestras de distinto género, es para observar el comportamiento en
cuanto a la atenuación que se realiza sobre el ruido aditivo y encontrar la mejor
imperceptibilidad auditiva. Estas muestras se describen en la tabla 1.
![Page 13: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/13.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 13
Tabla 1. Muestras de audio tomadas para realizar la prueba de inserción y extracción de la Información. Sin embargo, para las pruebas de inserción que se hicieron sólo se tomó el primer canal
de cada muestra, dando origen a una señal esteganográfica, de la cual debe cumplir con lo
siguiente:
1. La señal no se degrade, de tal manera que se pueda escuchar semejante a la
original.
2. El ruido agregado sea imperceptible.
3. La carga útil haya sido suficiente para insertar cada bit de la señal de interés, en
caso contrario, se puede utilizar la carga útil del segundo canal de audio para
ocultar una mayor cantidad de bits de la señal de interés. Lo cual dará origen a
una segunda señal esteganográfica.
4. Al pasar la señal por el proceso de extracción se detecten todos los bits ocultos.
![Page 14: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/14.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 14
Las pruebas de inserción que se hicieron solo se tomó el primer canal de cada muestra,
dividiendo a la señal en segmentos de 1024, ocultando 38 caracteres (304 bits); dando
origen a una señal esteganográfica, de la cual debe cumplir con lo siguiente:
• La señal no se degrade.
• El ruido agregado sea imperceptible.
• La carga útil haya sido suficiente para insertar cada bit de la señal de interés.
• Al pasar la señal por el proceso de extracción se detecten todos los bits ocultos.
Tabla 2. Nivel de degradación de la señal esteganográfica respecto a la señal de cubierta.
![Page 15: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/15.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 15
Respecto a los resultados que se encuentran en la tabla 2, se hacen las siguientes
observaciones y precisiones:
• Se realizaron pruebas de inserción con dos valores distintos de α. Para valores
menores de α, el ruido se hace imperceptible. Pero con α muy pequeña, causará la
pérdida de bits ocultos.
• La carga útil que existe en la señal de cubierta dependerá del valor que tome k.
• Existe una gran similitud entre la señal de cubierta y la señal esteganográfica.
Figura 5. Fragmento de la señal de cubierta y la señal esteganográfica, respectivamente.
La figura 5 muestra la similitud que existe entre la señal de cubierta y la señal
esteganográfica de cada muestra de audio. Observando en la figura, una gran similitud
entre estas señales. Además, para medir el nivel de degradación de las señales
esteganográficas, y obtener un valor real de que tan similar es con respecto a la señal de
![Page 16: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/16.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 16
cubierta, se utilizó la relación señal a ruido (SNR) y el error cuadrático medio (MSE),
representadas por la ecuación 1 y 2.
2
110
2
1
2
1
( ) 10 log( )
1 ( )
mk
ii
mk
i ii
mk
i ii
aSNR dB
a s
MSE a smk
=
=
=
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥−⎢ ⎥⎣ ⎦
⎡ ⎤= −⎢ ⎥⎣ ⎦
∑
∑
∑
(1) y (2)
donde si es un elemento de la señal esteganográfica.
Tabla 3. Nivel de degradación de la señal esteganográfica respecto a la señal de cubierta.
![Page 17: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/17.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 17
En la tabla 3 se presentan los distintos valores que tomaron las ecuaciones de SNR y
MSE, al utilizar los 304 segmentos de longitud 1024 de la señal de cubierta y la señal
esteganográfica. Estas ecuaciones permiten medir la degradación de la señal
esteganográfica respecto a la señal de cubierta. Se observa que para valores menores de α,
los niveles de ruido son bajos y consecuentemente se obtienen valores grandes en la SNR.
Por lo que se ofrece una mayor calidad en la señal esteganográfica. Además, las señales
esteganográficas originadas de las muestras de audio con género musical clásica,
produjeron, los valores de SNR más altos en comparación con las muestras de género
musical distinto. Un punto importante a observar en la tabla, es que existen 3 valores para
α, el primer valor origina una señal esteganográfica de la cual se percibe el ruido aditivo
y con la particularidad de que se puede obtener la totalidad de los bits ocultos. El segundo
valor de α permite que de la señal esteganográfica se conserve la imperceptibilidad del
ruido y la recuperación total de los bits ocultos. Para el tercero y último valor de α,
permite la imperceptibilidad del ruido aditivo, sin embargo, no se obtiene la recuperación
total de los bits ocultos en la señal esteganográfica.
Entonces, como conclusión, se puede decir que un buen proceso esteganográfico de
inserción y extracción dependerá del valor que se le de a α. Se debe establecer un
compromiso, tratando de que no tome un valor ni muy pequeño y ni muy grande; con la
finalidad de que el ruido agregado a la señal de cubierta sea imperceptible, pero que
permita detectar la totalidad de los bits ocultos y presente un nivel de degradación bajo
(buena calidad).
![Page 18: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/18.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 18
• Análisis y crítica de los resultados obtenidos.
Se realizaron diferentes ataques esteganográficos de los cuales en su mayoría la señal de
interés pudo ser recuperada casi en su totalidad. Esto se puede observar en la figuras 8 y
9, cada figura representa una gráfica la cual indica el promedio de los porcentajes de
recuperación que se obtuvieron al realizar los distintos ataques. Para los ataques donde se
obtuvieron los porcentajes menores de recuperación son el remuestreo y compresión
MPEG. Para el caso donde se utilizo el valor de k=2048, como se muestra en la gráfica de
la figura 6, se obtuvieron porcentajes de recuperación más altos que para k=1024.
De las 5 técnicas esteganográficas que se encontraron, se eligió la técnica de DSSS por contar
con las mejores características de robustez. Esta técnica fue sometida a una evaluación,
haciendo pruebas de inserción y extracción de una señal de interés de la cual se busca su
confidencialidad y además, aplicando una serie de ataques, los cuales típicamente podrían
presentarse en una señal codificada en MP3, como las analizadas y usadas aquí. Se encontró
que para esta técnica es importante considerar la atenuación que se aplique al ruido aditivo.
Esto se debe a que el factor de atenuación permite la imperceptibilidad auditiva de la señal, y
que además, si se presenta una atenuación grande en el ruido aditivo, será más difícil la
detección del bit oculto.
Dentro de la evaluación para esta técnica, también se realizaron ataques esteganográficos
típicos sobre la señal esteganográfica. En la mayoría se obtuvieron resultados satisfactorios.
Se puede concluir que esta técnica es robusta ante los diferentes ataques que se aplicaron
sobre la señal esteganográfica. Sin embargo, para ataques como el remuestreo y compresión
MPEG, se obtuvieron los porcentajes menores de recuperación de la señal de interés.
![Page 19: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/19.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 19
Conforme a la evaluación de robustez que se realizó sobre la técnica de DSSS, se
recomienda utilizarla para proteger la propiedad intelectual de señales de audio contra la
piratería digital.
PUBLICACIÓN DE RESULTADOS.
Es este apartado se citan 3 Artículos publicados en Congresos Nacionales expuestos en la
18ª Reunión de Otoño de Comunicaciones, Computación, Electrónica y Exposición
Industrial, ROC&C 2007, del 25 al 30 de Noviembre del 2007.
3 Artículos en extenso publicados en memorias de Congresos Internacionales dichos
artículos fueron presentados en foros como CIBSI 2007 realizado en Mar de Plata,
Argentina del 25 al 28 de Noviembre de 2007 y CIINDET 2007 Congreso Internacional
en Innovación y desarrollo Tecnológico, 10 al 12 de octubre de 2007, con sede en
Cuernavaca, Morelos, México. Además del Tercer Congreso Internacional en
Matemáticas Aplicadas, APPLIEDMATH 3, 9 al 12 de Octubre de 2007.
Además de 1 Artículo enviado a Revista Nacional sometido a la Revista Científica en
marzo de 2007, Aceptado en Octubre de 2007.
2 Artículos de investigación en Revistas Internacionales. Uno de ellos publicado en la
Revista Mexicana de Física M/S # MWNM-21. S 53 publicado en septiembre del 2007 y
el otro en The Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, Nano and Quantum
Technology, aceptado el 16 de septiembre de 2007 para ser publicado.
El actual proyecto dio la oportunidad de realizar participaciones en foros académicos,
aquí hay que resaltar el 1er. Foro del Programa Institucional de Formación de
![Page 20: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/20.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 20
Investigadores 2007. En el cual se tuvo como objetivo presentar resultados de las pruebas
de inserción y extracción de esteganogramas aplicado a audio.
Y actualmente se realiza un nuevo artículo encaminado por la alumna Sandra Hernández
Garay, alumna inscrita en la maestría en Ciencias en Microelectrónica de la sección de
posgrado e investigación de la ESIME Culhuacan
A continuación se citan algunos trabajos realizados.
Presentación de trabajos en foros académicos
1. “PROTECCION DE LA PROPIEDAD INTELECTUAL DE SEÑALES DE
AUDIO USANDO ESTEGANOGRAFIA”, R. Vázquez-Medina, J. Baltazar-
Padilla, J.A. Martínez-Ñonthe, L. Santes-Galvan. Primer foro del Programa
Institucional de Formación de Investigadores 2007 efectuado en la ciudad de
México D.F. los días 23 y 24 de octubre de 2007.
Artículos de Investigación en Revistas Internacionales.
2. “DESIGN OF CHAOTIC ANALOG NOISE GENERATORS WITH
LOGISTIC MAP AND MOS QT CIRCUITS”, R. Vázquez-Medina, A. Díaz-
Méndez, J.L. del Río-Correa and J. López-Hernández, Chaos, Solitons & Fractals
(2007): The Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, Nano and Quantum
Technology, aceptado el 16 de septiembre de 2007 para ser publicado.
doi:10.1016/j.chaos.2007.09.088.
![Page 21: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/21.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 21
3. “DENSITY OF ELECTRONIC STATUS GERMANIUM NANOWIRES” /
“DENSIDAD DE ESTADOS ELECTRÓNICOS DE NANOALAMBRES DE
GERMANIO”, A. Miranda, D. Guzmán, L. Niño, R. Vázquez-Medina and M.
Cruz Irisson, Revista Mexicana de Física, M/S # MWNM-21. S 53 (5) 78-82,
Septiembre 2007.
Artículos enviados a Revistas Nacionales
1. “GENERADOR DE IDENTIDADES PSEUDÓNIMAS”, B. H. Nava-Correa,
R. Vázquez-Medina y M. E. García-León, sometido a la Revista Científica en
marzo de 2007, Aceptado en Octubre de 2007.
Artículos In Extenso Publicados en Memorias de Congresos Internacionales
1. “DESARROLLO DE UN SISTEMA DE MARCA DE AGUA SEMIFRÁFIL
PARA AUTENTICACIÓN DE IMÁGENES DIGITALES”, J. A. Martínez
Ñonthe, M. Nakano Miyatake, R. Vázquez-Medina y H. M. Pérez Meana, 5º
Congreso Internacional en Innovación y desarrollo Tecnológico, 10 al 12 de
octubre de 2007, Cuernavaca, Morelos, México.
2. “ANÁLISIS FORENSE DE EQUIPOS DE TELEFONÍA CELULAR”.
Lucio Santes-Galván, Rubén Vázquez-Medina y Alberto Ramos Toxtle,
Congreso Iberoamericano de Seguridad Informática, Mar de Plata, Argentina, 25
al 28 de Noviembre de 2007.
3. “ALGORITMO DE CIFRADO USANDO MAPEOS CAÓTICOS”, Rubén
Vázquez Medina, Eric Ibarra Olivares y Sebastian Gutiérrez Flores; Tercer
![Page 22: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/22.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 22
Congreso Internacional en Matemáticas Aplicadas, APPLIEDMATH 3, 9 al 12
de Octubre de 2007.
Artículos Publicados en Congresos Nacionales
1. “ANÁLISIS FORENSE EN IMÁGENES DIGITALES USANDO LA
INCIDENCIA DE LA LUZ EN LOS OBJETOS CONTENIDOS DENTRO
DE LA IMAGEN”, M. A. Rosales García y R. Vázquez Medina, 18ª Reunión
de Otoño de Comunicaciones, Computación, Electrónica y Exposición Industrial,
ROC&C 2007, 25 al 30 de Nov. del 2007. Acapulco, Guerrero, México.
Organizado por The Institute of Electrical and Electronics Engineers Mexico
Section.
2. “PANORÁMICA SOBRE EL ANÁLISIS FORENSE DE IMÁGENES
DIGITALES”, J. Baltazar Padilla, R. Vázquez Medina, M. A. Rosales García,
18ª Reunión de Otoño de Comunicaciones, Computación, Electrónica y
Exposición Industrial, ROC&C 2007, 25 al 30 de Nov. del 2007. Acapulco,
Guerrero, México. Organizado por The Institute of Electrical and Electronics
Engineers Mexico Section.
3. “HERRAMIENTAS FORENSES PARA AGENDAS ELECTRÓNICAS Y
APLICACIÓN”, A. Valdespino Chertiquen, R. Vázquez Medina, C. G.
Ramírez Torralba, 18ª Reunión de Otoño de Comunicaciones, Computación,
Electrónica y Exposición Industrial, ROC&C 2007, 25 al 30 de Nov. del 2007.
Acapulco, Guerrero, México. Organizado por The Institute of Electrical and
Electronics Engineers Mexico Section.
![Page 23: NOMBRE: DIRECTOR DEL PROYECTO: ALUMNOS PARTICIPANTESsappi.ipn.mx/cgpi/archivos_anexo/20071164_5261.pdf · 2011-11-14 · propiedad intelectual y la explotación de obras de audio](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042203/5ea4125c4687c8708c7874ac/html5/thumbnails/23.jpg)
SIP 20071164 “Protección de la propiedad intelectual de señales de audio usando esteganografía”
M. en C. Rubén Vázquez Medina Página 23