A mixed steganographic and fragile watermarking algorithm for the authentication of secret message in a digital image

• Autores: Erodis Pérez Michel, Yuniel Guzmán Bazán, Yisel de los Ángeles González Pompa
• Localización: Lecturas matemáticas, ISSN-e 0120-1980, Vol. 41, Nº. 2, 2020, págs. 89-110
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Un algoritmo esteganográfico y de marca de agua frágil mixto para la autenticación del mensaje secreto en una imagen digital
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• Resumen
  • español

    . En este artículo se propone un método esteganográfico el cual utiliza técnicas de marca de agua frágiles propuestas en la literatura. En la fase de incrustación, la imagen de portada se divide en bloques no superpuestos de 32 × 32 y cada bloque se selecciona de acuerdo con generador de posición basado en el mapa logístico de orden fraccionario. Luego, cada bloque se divide en 16 subbloques de 8 × 8, de ellos solo se utilizan cuatro subbloques para incrustar la marca de agua y cuatro para incrustar los bits secretos. La marca de agua se genera utilizando la función hash SHA-256. La marca de agua binaria de 256 bits generada se incrusta en dos subbloques de 8×8 con sustitución LSB. Los bits secretos se incrustan en el dominio espacial(LSB) o en el dominio de la frecuencia respectivamente. Esta investigación tiene como objetivo implementar un algoritmo esteganográfico robusto con la habilidad de detectar si la autenticidad del mensaje secreto no ha sido comprometida. Para garantizar la autenticación del mensaje secreto y la tasa de detección de manipulación, se propuso un algoritmo esteganográfico mixto que utiliza marcado de agua frágil eficiente basado en un mapa logístico de orden fraccionario discreto. Como resultado, el método propuesto produjo stego imágenes con una alta calidad visual y un buenos valores de PSNR, que está en correspondencia con los valores heurísticos de PSNR. Además, detecta las regiones manipuladas de la imagen stego, lo que garantiza la autenticación del mensaje secreto. Finalmente, los valores generados por la función hash SHA-256 y el mapa logístico discreto de orden fraccional se han utilizado para mejorar la fiabilidad del método propuesto.

  • English

    This paper proposes a steganographic method which uses fragile watermarking techniques proposed in the literature. In embedding phase, the cover image is divided into 32 × 32 non-overlapped blocks and each block are selected according to discrete fractional-order logistic map position generator. Then, each block is divided in 16 sub-block of 8 × 8, from them only four sub-blocks are used to embed the watermark and four to embed the secret bits. By using SHA-256 hash function is generated the watermark. The generated 256-bit binary watermark is embedded into two 8 × 8 sub-block with LSB substitution. The secret bits are embedded into LSB in Spatial or Frequency domain respectively. This research aims to implement a robust steganographic algorithm with the ability to detect if the authenticity of the secret message has not been compromised. In order to ensure authentication of the secret message and rate of tamper detection, this article proposes an efficient mixed steganographic and fragile watermarking scheme based on discrete fractional-order Logistic map. As a result, the proposed method produces stego images with a high visual quality and good PSNR values, which is in correspondence with the heuristic values of PSNR. Moreover, it detects the tampered regions of the stego image, which ensures the authentication of the secret message. Finally, generated SHA-256 hash values and discrete fractional-order logistic map have been altogether used to improve the reliability of our method.