Введение к работе
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:
-
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.
-
Разработка метода модификации просодических параметров речи с целью обратимого внедрения в них скрываемых данных.
3. Формирование экспериментального материала (корпуса звучащих
текстов), отбор испытуемых.
-
Проведение модификаций отобранных просодических параметров речи в фонограммах корпуса звучащих текстов с целью встраивания данных в речевые сигналы, формирование параметрических стегоконтейнеров.
-
Проведение психоакустических экспериментов по восприятию речи.
-
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 А.А., Сапожков М.А., Солнцев В.М., Виноградов В.А., Брызгунова Е.А., Златоустова Л.В, Кодзасов СВ., Кривнова О.Ф., Николаева Т.М., Румянцев М.К., Светозарова Н.Д., Торсуева И.Г., Цеплитис Л.К. Аграновский А.В., Грибунин В.Г., Рабинер Л.Р., 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.
