STABILITY STUDIES REPORT F1 (HPMC 80 %)

Las imágenes son los archivos más comunes en donde se puede utilizar la técnica de la estegranografía con mensajes ocultos y así poder transmitir la información sin ser percibida. Existen varios archivos que permiten almacenar imágenes, los cuales son:

Windows BitMaP (BMP):Es el formato gráfico más simple , y aunque teóricamente es capaz de realizar compresión de imagen, en la práctica jamás se usa para tal fin. Consiste simplemente en una cabecera y los valores de cada píxel de la imagen (ocupando cada píxel 4, 8, 16, 24 ó 32 bits según la calidad del color) empezando de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha.

Su principal ventaja es la sencillez. Su mayor inconveniente es el inmenso tamaño que ocupa. Para poder manipular dicha imagen primero es necesario conocer la cabecera, la cual se muestra a continuación:

Sintaxis:

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { DWORD biSize; LONG biWidth; LONG biHeight; WORD biPlanes; WORD biBitCount; DWORD biCompression; DWORD biSizeImage; LONG biXPelsPerMeter; LONG biYPelsPerMeter; DWORD biClrUsed; DWORD biClrImportant; } BITMAPINFOHEADER;

en donde la estructura tiene una longitud total en bytes perteneciente a la cabecera de dicho archivo. Se presenta una Tabla indicando cada campo con su longitud en bytes:

Tabla 2.1.- Campos utilizados en la cabecera, así como su longitud en bytes de dicha variable.

TIPO DE DATO VARIABLE BYTES OCUPADOS EN

LA CABECERA. DWORD biSize 4 LONG biWidth 4 LONG biHeight 4 WORD Biplanos 2 WORD biCount 2 DWORD biCompression 4 DWORD biSizeImage 4 LONG biXPelsPerMeter 4 LONG biYPelsPerMeter 4 DWORD biClrUsed 4 DWORD biClrImportant 4

Es importante conocer la cabecera ya que brinda información de suma importancia para su correcta manipulación. Los campos que se utilizaron se presentan en la siguiente Tabla:

Tabla 2.2.- Campos utilizados de la estructura que define una imagen en Windows.

Miembro. Significado

biSize. Especifica el número de bytes re queridos _{para la estructura.}

biCompression. Establece el tipo de compresión para un _{Mapa de Bits comprimido.}

PC Paintbrush (PCX): Este tipo de archivo es una evolución del mapa de bits tradicional. En PCX se emplea el algoritmo de compresión RLE, mediante el cual, cuando dos o más píxeles consecutivos tienen el mismo color, el algoritmo guarda la información del color y el número de píxeles que lo usan (para la posterior visualización). E l criterio para almacenar el número de píxeles empleando el color es el siguiente: si el byte es menor o igual que 192, corresponde a un único píxel, pero si es superior a 192 el número de píxeles repetidos nos lo dan los seis bits menos significativos del byte (ponemos a cero los dos bits más significativos) y el color lo aporta el byte siguiente. Como ventajas tiene la sencillez del algoritmo(debido a su complejo criterio de almacenar los bytes se descarta totalmente), y como inconveniente, la escasa compresión que obtenemos en fotografías (que tienen mayor variedad de píxeles), el mayor uso esta en las imá genes.

Graphics Image Format (GIF):Es uno de los mejores formatos de compresión (sobre todo para imágenes con grandes áreas de un mismo color), además de ser la opción más

sencilla para animaciones vectoriales(flash y otros métodos caros y complejos). Usa el algoritmo de compresión LZW (empleado en compresión de archivos). Su principal punto débil es la limitación a 256 colores(8 bits) de la paleta de color, lo cual lo hace desaconsejable para cualquier tipo de fotografía o imagen realista. Su principal ventaja es la enorme compresión(cosa que complica la esteganografía) y la capacidad de uso de transparencias y entrelazado, mientras que su mayor defecto es la escasa paleta de colores.

Joint Photographic Experts Group (JPEG):Este archivo es el más popular y es uno con mayor compresión del archivo, el cual al momento de manipularlo con Matlab no es tardado procesarlo, junto con los archivos BMP . El algoritmo de compresión de JPEG se basa en un defecto del ojo humanoque impide la completa visualización de la paleta de 24 bits, por lo que elimina la informaciónque el ojo humano no es capaz de procesar [3]. Esto da una importante reducción de tamaño, pero algo muy importante: este algoritmo sí tiene pérdida de infor mación (la cual se puede ocupar sin ningún problema), figura 2.1, en el proceso de compresión. Dependiendo del factor de compresión la pérdida de imagen puede no ser perceptible al ojo humano.

Figura 2.1 .- Imagen comprimida en un archivo jpeg.

Como se hace referencia en las Tablas 2.1 y 2.2, muestran los respectivos campos que contiene por defa ult una imagen. En la figura 2.2 se muestra cómo es interpretado un archivo de imagen jpeg, y la línea en rojo indica la cabecera de dicho archivo, en donde JFIF contiene el formato de compresión de una imagen jpeg. JFIF se interpreta como un apuntador el cual almacena la estructura mostrada en la Tabla 2.1, al momento de encontrar la cabecera; el codec(codificador -descodificador) puede tener acceso a cada uno de los campos contenidos en la estructura que lo identifica, es decir, si se debe de acceder al campo biCompresion primero se debe de cerciorar que exista dicha cabecera y después se podrá tener acceso, mediante el registro de la Tabla 2.1.

ÿØÿà JFIF ÿÛ C

- $.' ",# (7),01444'9=82<.342ÿÛ

C 2! !22222222222222222222222222222222222222222222222222ÿÀ

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Figura 2.2.- Cabecera perteneciente a un archivo jpeg.

en donde JFIF es un apuntador a la estructura de la tabla 2.2., en la figura 2.3 se muestra su alojamiento y localidad de memoria dentro del archivo de imagen.

CAMPO OFFSET(bytes) biSize 4 biWidth 4 biHeight 4 Biplanos 2 biCount 2 biCompression 4 biSizeImage 4 biXPelsPerMeter 4 biYPelsPerMeter 4 biClrUsed 4 biClrImportant 4 biWidth 4 biHeight 4 Biplanos 4

Figura 2.3 .- Localidad de memoria de los campos de un archivo de imagen.

Una variante del JPEG original es el JPEG progresivo, que realiza entrelazado de datos para visualizarlo en primer lugar con baja calidad e ir aumentando la misma en varias vistas. La principal ventaja que tiene JPEG es su calidada la hora de representar fotografías (con su paleta de 16 bits y su alta compresión), su principal desventaja es la pérdida de calidad e información con grandes tasas de compresión. JPEG es sin duda el más usado en esteganografía, pero eso no significa que sea el más sencillo.

Tagged Image File Format (TIFF):TIFF es un formato usado en imágenes de altísima resolución y calidad, principalmente en trabajos de imprenta o fotografía profesional. Se trata básicamente de un mapa de bits preparado para el estándar CMYK (Luminancias y Cromancias), y preparado para el empleo de muchos estándares y formatos de compresión diversos, que pueden ser utilizados en la mismaimagen. La ventajade este formato es la enorme calidad obtenida, y su principal desventaja es el tamaño que ocupa. Debido a lo específico de este tipo de archivo, prácticamente no es aplicado para esteganografía.

Portable Network Graphics (PNG):El formato PNG nace debido a los problemas de la patente del algoritmo LZW (Lempel-Ziv-Welch), y con la intención de sustituir a GIF como estándar. PNGcubre prácticame nte todas las características de GIF, con un mejor algoritmo de compresión, sin pérdida de informacióny con una paleta de color muy superiora los 256 bits de GIF (16 bits).Además, se trata del único formato comprimido que incorpora la información del canal alpha, logrando una altísima calidad en el uso de capas y transparencias. PNG también es uno de los primeros archivos de imagen en

JIFF Hace referencia a los parámetros contenidos en el archivo de imagen.

contener información acerca del archivo en forma de metadatos de texto. A pesar de todas sus ventajas (principalmente el tratarse de un formato libre), tiene un defecto: no permite el uso de animaciones(al contrario que GIF).

Aunque son muchas las formas de representar una imagen en una computadora, todas tienen un denominador común: deben representar colores mediante bytes, bien sea cada punto, vectores o Tablas. La principal ventaja es la calidad de la imagen, por lo que, según la profundidad de color será más o menos sencillo la realización de la esteganografía. Con 4 y 8 bits(16 y 256 colores respectivamente) la variedad no es muy alta, por lo que es poca la diferencia entre colores contiguos.

En profundidades de color más comunes hoy en día, como 16, 24 y 32 bits(65.535, 16.777.216 y 4.294.967.296 de colores , respectivamente) es muy diferente. Si bien con 16 bits la diferencia entre colores no es tanta, modificar un punto en una imagen de tamaño medio (200*200 = 40.000 puntos) y con una diferencia de color de 1 entre 65.535, no se podrá distinguir este punto. Con 24 y 32 bits ya la diferencia es muchísimo mayor. Se va a aumentar o disminuir en una unidad el valor del colorde un registro de color de la imagen.

Explicado cada uno de los tipos de manipuladores de imágenes disponibles para el tratamiento de imágenes, se debe elegir un formato capaz de no ocupar muchos recursos de memoria, ya que como se ha mencionado, la capacidad de almacenamiento de un dispositivo electrónico es uno de los recursos más caros que se tienen aunados a la adición de información. Es por eso, que se eligió el formato .jpeg porque brinda muchas ventajas sobre los otros tipos gracias a su mínima capacidad de almacenamiento.