English       Russian

Holographic WaterMark:Противодействие подделке и фальсификации документов: голографический подход

Противодействие методам подделки и фальсификации бумажных, а в последние годы и пластиковых документов, является традиционной и актуальной задачей защиты носителей информации. Одним из ключевых элементов для многих документов является фотография. Можно не говорить какой экономический и правовой вред наносит фальсификация и подделка фотографий на таких документах как паспорт, водительское удостоверение, кредитная или идентификационная карта, медицинский полис и другие. Например, только в первом квартале года в РФ выявлено более 350 случаев взлома банковских карт.

В настоящее время интенсивно разрабатываются новые средства защиты, основанные на последних достижениях физики, химии, микроэлектроники. Наиболее привлекательным решением выглядит встраивание микрочипов. Цифровое представление данных, обеспечивает удобный ввод и редактирование данных, высокую помехоустойчивость записи, простоту считывания данных. Однако подобная простота привлекательна и для взломщиков. Эксперименты с взломом микрочипов, встроенных в паспорт, продемонстрировали весьма низкую безопасность "этой технологии - все данные, хранящиеся в электронном виде, стали доступны "злоумышленникам", включая отпечатки пальцев, фотографию и весь шифрованный и открытый текст" [1,2]. Другой пример: в начале декабря 2006 года клиенты Внешне-торгового банка (ВТБ24) начали обращаться с жалобами в банк - "с их карт были списаны средства... Как сообщила зампред кредитной организации Ирина Бушева, злоумышленники установили на шесть столичных банкоматов ВТБ24 специальные незаметные устройства, позволяющие считывать данные пластика и пин-коды" (журнал "Финанс.", 49, 2006). Мошенникам удалось снять около $100 тысяч, которые ВТБ24 пришлось естественно вернуть клиентам, а также перевыпустить более 4 тысяч пластиковых карт. Сайт VISA предупреждает: будте осторожны, "преступники переписывают данные магнитной полосы карты с помощью оборудования для скимминга". Реальность опережает мифы [7].

С паспортами ситуация не лучше. Подделка фотографий, в определенной среде сограждан, является обыденной практикой. Мошенник из Улан-Удэ вырезал фотографию хозяина паспорта, вклеил на это место свою и оформил кредит на 180 тысяч рублей. Другой мошенник, аналогично, подменял фотографию в паспорте настоящего владельца на свою и дважды получил кредит в одном и том же банке. По поддельным паспортам, в СПб, оформили кредиты на миллион долларов. В последних примерах паспорт был обычный, однако с биометрическим электронным документом результат был бы тот же, ведь визуально наблюдаемая фотография всегда остается аналоговой. Самое худшее в истории с подделками паспортов с микрочипами состоит в том, что данные с чипов могут быть считаны не только нечистоплотными на руку людьми, но и экстремистами. В деловой газете "ВЗГЛЯД" опубликован материал: "Новые паспорта взрывоопасны", и сделан вполне очевидный вывод - "Террористы могут применять загранпаспорта нового образца с биометрическими характеристиками в преступных целях... и создать паспорт-бомбу, то есть взрывное устройство, срабатывающее при прохождении паспортного контроля". Подрыв автобуса в Волгограде: смертница наклеела фото в паспорте поверх другой фотографии . . .. Житель Урала подделал паспорт экс-главы Росприроднадзора Митволя и украл 25 млн рублей

Основной недостаток (с информационной точки зрения) существующих средств защиты документов с изображениями состоит в отсутствии условной зависимости между событием подмены объекта идентификации (фотографии владельца документа) и состоянием элемента защиты (например: оптической голограммы, встроенного микрочипа и т.п.). В этом случае, подмена объекта идентификации (фотографии) при сохранении защитного элемента, например оптической голограммы, не приводит к выводу о подделке документа.

Интересная история произошла в октябре 2013 в Москве c банкоматами. Многие пользователи столкнулись с отказом нескольких крупнейших банков принимать пятитысячные купюры через свои банкоматы. Чуть позже выяснилось, что это связано с деятельностью шайки фальшивомонетчиков, которые напечатали на черно-белом ксероксе 5-ти тысячные купюры и наклеили поверх кустарные элементы защиты. Банкоматы воспринимали эти бумажки, как настоящие, ведь на них были элементы защиты! Это хороший пример отсутствия условной зависимости между объектом и средством защиты. По той же причине, в июне 2017 года Банк России отметил рост объемов выдачи фальшивых купюр в банкоматах.

Настоящий web-ресурс иллюстрирует технологию Holographic WaterMark для защиты фотографических документов на бумажной или пластиковой основе. Примером документов, содержащих фотографию владельца, могут служить пластиковые карты “Ситибанка”:

Технология Holographic WaterMark представляет собой сочетание стеганографического подхода сокрытия и криптографического подхода шифрования данных, что обеспечивает практическую невозможность взлома. Причем, основное неудобство для взлома заключается в аналоговом представлении скрываемых данных в фотоносителе. Сущность стеганографическго подхода состоит в сокрытии самого факта передачи или внедрения информации в носитель. Одим из таких методов для встраивания скрытых в фотографии является Голографический подход, [3,4]. В голографическом подходе установлено, что преобразование Фурье спектра изображения, после встраивания в спектр цифровых водяных знаков, представляет собой цифровую голограмму Фурье. Или иначе говоря, встраивание водяного знака в спектре изображения, эквивалентно встраиванию голограммы водяного знака в изображение.

Рассмотрим процедуру контроля документов. Схематично процесс идентификации, например, владельца ID карты, можно представить как совокупность программных и технических средств, работающих в режиме реального времени:

Фотоизображение считывается сканером на ПЗС матрице, подвергается некоторым преобразованиям с целью выделения сокрытого водяного знака. Затем скрытая информация визуализируется на экране монитора. На схеме, скрытые данные представлены в виде графического изображения знака копирайта ©.

В основу метода встраивания, скрываемых данных, положен принцип интерференции. Сущность метода состоит в синтезе цифровой голограммы водяного знака и аддитивно-мультипликативном смешивании полученной голограммы с изображением-контейнером:

Для реализации обратной процедуры - процедуры восстановления водяного знака из голограммы, достаточно выполнить двумерное преобразование Фурье, если конечно известны параметры синтеза голограммы, и в частности пространственная несущая. В реальном времени, эта функция реализуется с помощью цифровых сигнальных процессоров (ЦСП). Например, ЦСП фирмы Texas Instruments, позволяют выполнить эту процедуру за доли секунды. В процессе восстановления водяного знака, можно наблюдать как восстановленный объект, так и его голографическое изображение:

Важнейшим элементом любой информационной системы является шифрование конфиденциальной информации. Рассматриваемый подход не является исключением - двумерные криптограммы органически встраиваются в цепочку преобразований двумерных изображений:

Стойкость шифра определяется исключительно стойкостью секретного ключа. Таким образом, аналоговое исполнение средства защиты объекта идентификации (фотографии владельца) и скрытый характер встраиваемых данных представляет собой малопривлекательный объект для цифрового взлома, а подключение криптографической подсистемы к стеганографической системе сокрытия данных обеспечивает мощный барьер несанкционированному вмешательству. На этапе отработки алгоритмов были проведены исследования по встраиванию скрытых водяных знаков в носители на бумажной и пластиковой основе. Эти исследования представлены на странице результаты экспериментов .... Для проведения экспериментов разработано специальное программное обеспечение, позволяющее изменять уровень устойчивости к воздействию процедур фотопечати и сканирования с помощью коэффициента усиления сигнала водяного знака: программный пакет Фотографический водяной знак.

В заключение, стоит отметить, что предложенную технологию можно рассматривать как дополнительную степень защиты документов к существующим методам. И в этом смысле, на технологию "Holographic WaterMark" возлагается защита фотографических материалов на аналоговом уровне, а за микрочипами остается их неоспоримое преимущество - простой и удобный способ работы с цифровыми массивами данных. Отметим, что наблюдаемое фотоизображение на документах в любом случае является аналоговым, вне зависимости от того, был ли сделан снимок цифровой камерой или пленочной. Последнее утверждение так же справедливо и для просмотра фотографий на экране мониторов.

Настоящая технология также может найти применение для скрытой передачи и хранения конфиденциальной информации в Интернете и сотовой связи [5], для встраивания в потоки Интернет-радио и Интернет-TV, mp3 файлы [6]. Фотографический водяной знак в материалах Википедии. Материалы StartUp Технология защиты конфиденциальных данных в традиционных носителях информации.

Л и т е р а т у р а:

1. Электронный паспорт: микрочип не защищен от подделки. // Компьютерная газета A*Z
2. M. V. Smirnov, "Holographic approach to embedding hidden watermarks in a photographic image," J. Opt. Technol. 72, 464-468
3. http://jot.osa.org/abstract.cfm?id=85832
4. M. В. Смирнов, "Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии" - Оптический журнал, том.72, №6, 2005 (PDF, 2 Mb)
5. М.В. Смирнов, "Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии": II-ой международный форум "ГОЛОГРАФИЯ ЭКСПО-2005", 27-29 сентября 2005, Москва. Тезисы доклада, с. 42
6. М.В. Смирнов, "Скрытая передача и хранение конфиденциальной информации в Интернете и сотовой связи"
7. Результаты экспериментов встраивания скрытых водяных знаков в фотоизображения на бумажной и пластиковой основе
8. Результаты экспериментов восстановления скрытых водяных знаков при печате на холсте
9. Эксперименты встраивания и восстановления СВЗ в обычную бумагу формата A4 "Kym Lux CLASSIC"
10. Безопасность банковских пластиковых карт — миф или реальность?
11. Стартап: Технология защиты конфиденциальных данных в традиционных носителях информации на бумажной и пластиковой основе методами цифровой голографии