Audio Steganography - اخفاء البيانات في الصوت
Posted by Abdelrahman Nasr | on July 19, 2021, 2:41 p.m. | 1653 views

ما هو الصوت؟

قبل أن نتعلم عملية إخفاء الصوت ، سنتحدث عن معالجة الإشارات الصوتية أولاً:

الإشارات الصوتية هي عبارة عن تمثيلات إلكترونية لموجات صوتية تتكون من موجات طولية تنتقل عبر الهواء ، وتتألف من قمم و قيعان.
تُقاس الطاقة الموجودة في الإشارات الصوتية عادةً بالديسيبل. نظرًا لأنه قد يتم تمثيل
 الإشارات الصوتية بتنسيق رقمي(digital signal)  أو تناظرية (analog signal)، تحدث المعالجة في أي من الحالتين. حيث تعمل المعالجات التناظرية مباشرة على الإشارة الكهربائية ، بينما تعمل المعالجات الرقمية رياضياً على تمثيلها الرقمي.
يعبر التمثيل الرقمي عن شكل الموجة الصوتية كسلسلة من الرموز ، عادة ما تكون أرقامًا ثنائية 0 و 1.
يسمح هذا بمعالجة الإشارات باستخدام الدوائر الرقمية مثل معالجات الإشارات الرقمية والمعالجات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
تستخدم معظم أنظمة الصوت الحديثة نهجًا رقميًا لأن تقنيات معالجة الإشارات الرقمية أكثر قوة وكفاءة من معالجة إشارات المجال التناظرية.

ما هو Audio Steganography؟

يمكن لطريقة إخفاء المعلومات هذه تضمين الرسائل السرية في ملفات WAV و AU وحتى ملفات MP3 الصوتية. سيتطلب الأمر ملفا صوتيا و الرسالة السرية.
حيث يُعرف الملف الصوتي الذي سيتم اخفاء الرسالة فيه باسم
cover-file.
يمكن أن تكون الرسالة من أي نوع قد تكون نصًا أو صورة أو صوتًا أو أي نوع من الملفات.
بعد اخفاء البيانات في الملف الصوتي سيعرف اسم الملف الصوتي الناتج من العملية باسم
stego Audio.

كيف تتم عملية الـ Audio Steganography ؟

المفتاح لجميع الأساليب التي سنناقشها هو أننا سنستغل النظام السمعي البشري.
نظرًا لتشريحها ، يمكن للأذن البشرية التقاط اهتزازات الصوت بين نطاق التردد
20Hz To 20KHz.
قد يختلف النطاق الفعلي للشخص بناءً على عوامل مختلفة مثل العمر والجنس والصحة. على سبيل المثال ، يكون الحد الأعلى للبالغين في منتصف العمر عادة حوالي 12-15 كيلو هرتز ، ويتدهور أكثر مع تقدم العمر. أيضًا ، يتدهور نطاق السمع لدى الرجال بشكل أسرع من النساء.
يختلف نطاق السمع عند الحيوانات عن البشر. على سبيل المثال ، بأذنيه الكبيرتين يمكن للفيل سماع "الموجات تحت الصوتية" (أصوات أقل من النطاق البشري البالغ 20 هرتز) مثل نبضات القلب 1 أو 2 هرتز. وبالمثل ، يمكن للكلاب سماع "الموجات فوق الصوتية" ( أصوات أعلى من الحد البشري البالغ 20000 هرتز ) مثل صفارة الكلب.

لذا فإن إحدى الطرق لتحقيق إخفاء المعلومات الصوتية تتمثل في استخدام نطاق الموجات فوق الصوتية أو الموجات تحت الصوتية او باستخدام الاثنين معاً، والتي ستكون مصحوبة ببيانات صوتية "عامة" Cover-Audio حيث يتم تشغيلها على نطاق التردد المسموع ، من أجل خداع المتلقي غير المقصود.

طرق Audio Steganography

سنلقي نظرة على بعض الأساليب الشائعة لتضمين نصوص وصور وصوت "سري" داخل ملف صوتي "عام". هدفنا هو تمكين المرسل من إرسال بياناته سراً ، مخفية داخل أغنية.

LSB (Least Significant Bit) Algorithm

خوارزمية LSB هي طريقة كلاسيكية في إخفاء المعلومات تستخدم لإخفاء وجود بيانات سرية داخل غلاف ".

على سبيل المثال ، يمكننا تمثيل الرقم العشري 170 في التدوين الثنائي على أنه 10101010 (الـ LSB  هنا هو أول Bit  من ناحية اليمين). كما هو موضح في الشكل ، فإن أقل قيمة Bit ، في هذه الحالة ، هي 0.

حيث يتم استبدالLSB  كل Byte من الرسالة بـ LSB احد الـ Bytes الموجود في الـ Cover Audio.

من ناحية اخري علي مستقبل الرسالة ان يقوم بعكس العملية حيث يقوم باستخراج الـ LSB من Bytes الملف الصوتي و يقوم بتكوين الرسالة المخفية.

هل يفسد استخدام الـ LSB الملف الصوتي؟

نعم ، لكن الفكرة الرئيسية هنا هي أننا نحاول استغلال الإدراك البشري لسلامة إشارة الملف الصوتي.
تحظى
LSB Steganography بشعبية كبيرة في إخفاء البيانات في الصور. ويؤثر التغيير في LSB على اللون بشكل طفيف جدًا بحيث لا يكون التغيير في اللون محسوسًا بشكل عام للعين البشرية.

و قد قمنا بتنسيق مقالة عن الـ Image Steganography يمكنك قرائتها من الرابط أدناه.
Image Steganography - اخفاء البيانات في الصور

ومع ذلك ، فإن الأذن البشرية أكثر حساسية للتغيرات الطفيفة في الصوت ، وبالتالي فإن "الضوضاء" التي نضيفها سيكون لها فرصة أكبر في أن يتم ملاحظتها.

Slow-Scan Television (SSTV)

SSTV هو اختصار لـ Slow-Scan Television ، وهي طريقة شائعة جدًا في الإرسال الإذاعي لإرسال الصور عبر مسافة طويلة عبر انتشار الـ ionospheric.
يتيح
SSTV نقل الصور في الأماكن التي يتوفر فيها نطاق ترددي ضعيف جدا.

استخدمت مهمة Apollo 11 للقمرSSTV  لنقل الصور إلى الأرض.

يعتمد SSTV على تعديل التردد التناظري ، حيث يتم يتعديل سطوع كل بيكسل ، وبالتالي يخصص ترددًا صوتيًا مختلفًا له.
عادة ، يتم استخدام
SSTV لنقل الصور ذات التدرج الرمادي ، ويمكننا أيضًا استخدامها لنقل الصور الملونة و لكن ذلك يسبب فقدان في دقة الصورة.

إخفاء تردد البيانات السرية القائمة على تعديل تردد الملف الصوتي

الطريقة القائمة على تعديل التردد التي سنناقشها هنا قوية جدًا ولا تسبب ضوضاء في إشارة الملف الصوتي. باستخدام هذه الطريقة ، سنقوم بتضمين صوت "سري" في صوت "عام" آخر.
يجب أن يكون الصوت السري غير محسوس للأذن البشرية وسيتمكن جهاز الاستقبال من استخراج الصوت السري عند الاستلام.

الفكرة الرئيسية لهذه الخوارزمية هي أننا سنخفي صوتنا السري في نطاق الموجات فوق الصوتية مع الحفاظ على بيانات الصوت العامة لدينا في نطاق السمع الطبيعي.

لتعديل الصوت السري على النطاق غير المسموع ، سنستخدم الطريقة التي وصفها Lowery Oliver M ، في براءة اختراعهSilent subliminal presentation system.
و هو عبارة عن نظام اتصالات صامت تكون فيه الموجات في نطاق التردد الصوتي المنخفض جدًا أو العالي جدًا أو في طيف التردد فوق الصوتي.

يمكنك الاطلاع علي براءة الاختراع من هنا:
Silent subliminal presentation system

في النهاية أتمنى أن تكون قد استمتعت بالتعرف على الـ Audio Steganography.
اترك لنا تعليقك و نلتقي في مقال جديد.
دمتم في أمان الله heart

Comments ( 0 )

Leave a Reply