Формування компетентності з голографії у майбутніх бакалаврів кібербезпеки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формування компетентності з голографії у майбутніх бакалаврів кібербезпеки

Лобода С.М., д. пед. н., професор,

завідувач кафедри комп'ютерних мультимедійних технологій

Матвійчук-Юдіна О.В., старший викладач,

здобувач кафедри комп'ютерних мультимедійних технологій

Національний авіаційний університет

У статті представлено методичні рекомендації щодо організації процесу формування компетентності з голографії у студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 «Кібербезпека» під час вивчення навчальної дисципліни «Комп'ютерна графіка». Описано проектну методику вбудовування графічних знаків-ідентифікаторів за двома процедурами: 1) розміщення знаку-ідентифікатора на тлі контейнера з використанням різних типів графічних ефектів; 2) вбудовування графічного знаку-ідентифікатора у вигляді розсіяного шуму до цифрового контейнера з використанням спеціалізованого програмного забезпечення.

Ключові слова: голографія, комп'ютерна графіка, професійні компетентності з комп'ютерної графіки, компетентність з голографії, програмне забезпечення, бакалавр кібербезпеки.

В статье представлены методические рекомендации организации процесса формирования компетентности по голографии у студентов квалификационного уровня бакалавр специальности 125 «Кибербезопасность». Описана проектная методика встраивания графических знаков-идентификаторов по двум процедурам: 1) размещение знака-идентификатора на фоне контейнера с использованием разных типов графических эффектов; 2) встраивание графического знака-идентификатора в виде распределенного шума в цифровой контейнер с использованием программного обеспечения и его плагина.

Ключевые слова: голография, компьютерная графика, профессиональные компетентности по компьютерной графике, компетентности по голографии, программное обеспечение, бакалавр кибербезопасности.

Loboda S.M., Matviichuk-Yudina O.V. FORMATION OF COMPETENCE ON HOLOGRAPHY FOR FUTURE BACHELORS OF CYBERSECURITY

In the article are presented the methodical recommendations for organization of the process of formation of competence on holography for students of qualification level of bachelor of specialty 125 "Cyber Security" during the study of the discipline "Computer Graphics". Described the design method for embedding graphic identifiers in two procedures: 1) the placement of an sign-identifier on the background of the container using different types of graphic effects; 2) embedding the graphic sign-identifier in the digital container using software and its plugin.

Key -words: holography, computer graphics,professional competencies in computer graphics, competence in holography, software, Bachelor of Cybersecurity.

Постановка проблеми

Стрімке поширення інформаційних технологій (далі - IT) у межах надання інформаційно-комунікаційних (далі - IK) послуг суспільству спричинило розвиток мультимедійних систем різних класів і видів. Процес невпинного зростання кількості мультимедійних методів, засобів і супроводжуючих їх програмних продуктів вимагає нового рівня захисту інформаційних ресурсів в інформаційно-комунікаційних системах (ІКСМ).

Перенавантаження кібернетичного простору графічними даними майже на 95% встановлює нові вимоги до комп'ютерної стеганографії та голографії. Зрозуміло, що на перших етапах розвитку систем захисту питання вбудовування знаку-ідентифіка тора у цифрове зображення, тобто розміщення корисного графічного повідомлення у цифровий контейнер, розглядалося серед питань теорії стеганографії [1]. Однак з розвитком інформаційного суспільства та його потреб: у відображенні, висвітленні інформації, авторизації відео продукції та забезпеченні авторського права, сформувався новий науково-практичний напрям - голографічний захист інформаційних ресурсів.

компетентність голографія бакалавр кібербезпека

Аналіз останніх досліджень і публікацій

У контексті досліджуваної проблеми привертають увагу праці таких провідних вітчизняних учених, як В. Биков, А. Васильєв, А. Гуржій, М. Жалдак, М. Згуровський, Ю. Зубань, Ю. Коровайченко, T. Ковалюк, В. Кухаренко, А. Манако, Н. Морзе, В. Олійник, Є. Полат, С. Ракова, О. Співаковський, О. Спірін, С. Семеріков, Ю. Триус, С. Шка- рлет та ін. Безпосередньо проблемі викладання у вищій школі комп'ютерної графіки, розділом якої є голографія, присвячені дослідження таких українських учених: С. Горобець, В. Мироненко, М. Новожилова, Н. Федотова. Окремої уваги заслуговує науковий доробок, представлений у дослідженнях з технічних наук А. Шапки щодо захисту інформації у фіскальній службі та О. Ангельського щодо голографії, статистичної та кореляційної оптики, оптичної діагностики жорстких поверхонь та ін. Різних аспектів окресленої проблеми торкалися зарубіжні науковці: С. Ізенбек, Л. Бахрах, К. Мустафін, В. Гінзбург, Б. Степанов та ін.

Постановка завдання. Метою статті є розкриття специфіки організації процесу формування компетентності з голографії у студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 «Кібербезпека» під час вивчення навчальної дисципліни «Комп'ютерна графіка».

Виклад основного матеріалу дослідження

Голографічний захист інформаційних ресурсів сьогодні охоплює такі напрямки, як вбудовування графічної інформації з метою її прихованої передачі, цифрових знаків-ідентифікаторів, цифрових водяних знаків (ЦВЗ), ідентифікаційних номерів тощо [2]. Одним з найпоширеніших напрямків використання голографії є питання захисту авторського права від несанкціонованого використання інформаційного продукту зловмисником. Практичними напрямками реалізації означених вище завдань можуть бути цифрові графічні знаки-ідентифікатори (зображення-кон- тейнера у вигляді мітки, голограми, водяні знаки тощо), що вбудовуються в інформаційний продукт за допомогою таких сучасних методів комп'ютерної графіки, як 2d чи 3D моделювання. Знак-ідентифікатор може бути видимим чи видимим з встановленим коефіцієнтом прозорості, або бути непомітним для людського ока у вигляді так званого шуму зображення.

Цифровий водяний знак (ЦВЗ) у наявній науковій літературі з технічних наук визначається як технологія, створена для захисту авторських прав мультимедійних файлів та програмного забезпечення різних класів [3, 4]. ЦВЗ упроваджуються у цифрові інформаційні ресурси та найчастіше застосовуються у системах захисту від несанкціонованого копіювання та підтвердження авторського права.

Компетентність з комп'ютерної графіки, як невіддільна складова загальної фахової компетентності майбутнього бакалавра кібербезпеки, спрямована на обслуговування таких новітніх властивостей інформаційних систем, як захист інформаційних ресурсів і баз даних та висвітлення інформаційних потоків даних [5].

Наявні технічні методи, що вирішують завдання захисту авторського права шляхом вбудовування знаку-ідентифікатора, можна розділити на два напрями: 1) науково-практичний напрям реалізації методів, які приховують інформацію у просторовій області (цифровій площині) зображення; 2) методи, що вбудовують знак-ідентифіка- тор у частотну область з плоским або просторовим відображенням знаку [6].

Методи першого напряму вбудовують корисну інформацію безпосередньо у цифрову площину даних зображення на базі 2D і 3D графіки, що робить їх нестійкими до несанкціонованого втручання та багатьох класів спотворень. Компресія з втратами, що порушує цілісність знаку, призводить до часткового, чи навіть повного знищення вбудованого знаку-ідентифікатора.

Стійкими до різних видів руйнацій, процедур віддалення та компресії є методи другого напряму з використанням відбиття хвиль частотного діапазону відповідного до сприйняття оком людини.

Базовим обмеженням і вимогою впровадження знаку-ідентифікатора виступає гарантована голографічною системою цілісність, вбудованої корисної інформації при великій вірогідності подальших спотворень цілісності, чи компресії зображен- ня-контейнера. А також з урахуванням мінімального впливу процедур вбудовування цифрових знаків на якість та обсяг самого зображення.

Нині існує безліч прикладних програмних продуктів та графічних редакторів для реалізації вбудовування графічних знаків-ідентифікаторів: Photoshop, FastStone, PhotoResister, Avidemux, WaterkmarMagic, ImageTuner і т.п.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Графічний ідентифікатор НАУ на базовому білому фоні

Для надбання знань та навичок з голографії студентами кваліфікаційного рівня бакалавр може бути використане сучасне прикладне ПЗ Photoshop CS5\6. Зазначений програмний продукт, на думку авторів, повністю забезпечує реалізацію поставленої мети щодо впровадження базових методів і засобів голографічного захисту інформації з використанням особливостей різних класів компресорів та форматів файлів (jpg, png, rar та т.і.). Зазначимо, що описані далі у статті приклади організації лабораторних занять з використанням проектної методики вбудовування графічних знаків-ідентифікаторів були реалізовані на базі офіційних демонстраційних безкоштовних версій компанії AdobePhotoshop (або можуть бути впроваджені у навчальну практику за іншими умовами офіційної політики компанії для ВНЗ, для учнів, на платній чи безкоштовній основі тощо) [7]. Для створення графічного проекту голограми необхідно завантажити в оболонку AdobePhotoshop CS5\6 графічне зображення, яке ми безпосередньо збираємося реалізувати як знак-ідентифікатор.

Як графічний ідентифікатор оберемо логотип Національного авіаційного університету (НАУ) - nau.jpeg (рис. 1).

Рис. 2. Графічним ідентифікатор - логотип Національного авіаційного університету (nau.jpeg)

Для того, щоб побачити результат на звичайному фоні, придатному до подальших дій, необхідно відкрити нову вкладку панелі головного меню та, використовуючи панель інструментів у наборі інструментів, активізувати щойно створений ідентифікатор - логотип НАУ. З огляду на послідовність дій процедури створення графічного ідентифікатора, встановлюємо необхідний розмір графічного зображення і наносимо логотип на білий фон (рис. 2).

Наступний етап - набуття знань та вмінь створення графічного контейнера, що потребує ідентифікації, авторизації або підтвердження авторського права.

Реалізуємо попередній прийом на цифровому зображенні - контейнері літака, що вимагає авторського підтвердження і подальшої реалізації методів голографії. Необхідно обрати його за тло з використанням різних графічних стилів. Може бути виконана наступна операція, як приклад, така як відкриття зображення контейнеру «litak. jpeg». Дане графічне зображення-контейнер, буде надалі тлом та задіяне функціональним набором інструментальної панелі меню для фіксації відбитку знаку-ідентифікатора.

Далі необхідно виконати процедури переміщення знаку-ідентифікатора на тло графічного контейнера, а також у вікні графічних стилів необхідно залучити інструментарій відповідно до встановлених вимог: напрями падіння світла на графічний ідентифікатор, класи тіней, зовнішні або внутрішні світлові ефекти, типи глянцю поверхні тощо).

За потреби можна використати режим накладання шару на тло і встановлення потрібної прозорості та кольорової заливки графічного знаку-ідентифікатора (логотип НАУ, рис. 3). Встановлення режиму прозорості ідентифікатора-логотипа, а також його розмір стосовно розміру графічно- го-контейнеру є базовими вимогами ідеології вбудовування голографічного повідомлення.

Рис. 3. Цифровий контейнер та вбудований графічний ідентифікатор логотипу НАУ на базовому тлі літака

Зазначену процедуру розміщення знаку-ідентифікатора на тлі контейнера, можна також виконати на базі вбудованого у програмне забезпечення (ПЗ) Photoshop плагіну (наприклад, додатку Digimarc).

Прикладна спеціалізована програма плагінів графічного ПЗ має додаткові можливості підвищення рівня стійкості знаку- ідентифікатора до несанкціонованих зломів на основі вбудованих методів кодування водяного знаку.

Рис. 4. Цифрове зображення контейнеру (вечірнє місто) з вбудованим графічним ідентифікатором логотипу НАУ на основі спеціалізованих функцій графічного ПЗ

Результатом зазначених операцій є впровадження функції так званого візуального шуму [8; 9]. Зір сторонньої людини або професійного експерта з голографічного захисту інформації у цьому випадку не може сприйняти вбудований знак-ідентифікатор візуально. Підтвердження наявності у цифровому зображенні ідентифікатора можливе тільки за допомогою спеціального ПЗ вилучення графічного засвідчення. Водяний знак вмонтований як цифровий шум піддається видаленню, але порушникам потрібно знати або аналітично передбачити його існування.

Недоліком цього методу є те, що збільшення візуального шуму може призвести до збільшення розміру самого файлу контейнера (рис. 4).

Вихідне зображення матиме такий самий візуальний вигляд, як і спочатку, хоча його розміри збільшаться: 2.jpg - вхідне зображення; 3.jpg - вихідне зображення (рис. 5).

Висновки з проведеного дослідження

На прикладах із власної педагогічної практики викладання навчальної дисципліни «Комп'ютерна графіка» для студентів кваліфікаційного рівня бакалавр спеціальності 125 «Кібербезпека» сформульовано методичні рекомендації, що розкривають послідовність дій викладача і студента під час застосування проектної методики вбудовування графічних знаків-ідентифікаторів.

Проектна методика вбудовування графічних знаків-ідентифікаторів включає дві процедури: 1) розміщення знаку-ідентифі- катора на тлі контейнера з використанням різних типів графічних ефектів; 2) вбудовування графічного знаку-ідентифікатора у цифровий контейнер з використанням ПЗ Photoshop та його плагіну, що створює додаткові можливості підвищення рівня стійкості знаку-ідентифікатора до несанкціонованих зломів.

Як доводять результати власної педагогічної практики, впровадження описаної проектної методики сприяє значному Підвищенню показників рівня набутих практичних знань, умінь і навичок у студентів з голографії, а, отже, може використовуватися у навчальному процесі ВНЗ з метою формування професійних компетентностей з комп'ютерної графіки у майбутніх бакалаврів кібербезпеки.

Перспективи подальших досліджень вбачаємо у вивченні можливостей застосування новітніх інтерактивних технологій формування компетентностей зі стегано- графії у процесі фахової підготовки майбутніх бакалаврів кібербезпеки.

Література

1. Конахович Г.Ф. Компьютерная стеганография. Теория и практика / Г.Ф. Конахович, Ф.Ю. Пузырен- ко. - К.: МК-Пресс, 2006. - 288 с.

2. Голографічний захист інформаційних ресурсів: Закон України «Про затвердження Положення про порядок голографічного захисту документів і товарів». [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/171-2001-%D0%BF.

3. Клименко И.С. Голография структурных изображений и спекл-интерферометрия. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. - 320 с.

4. Колфилд Д. Оптическая голография / Джон Колфилд. - М.: Эксмо, 2011. -736 с.

5. Матвійчук-Юдіна О.В. Ключові компетентності фахівців спеціальності «Кібербезпека» з предмету «Комп'ютерна графіка» згідно індустріальної моделі промисловості / О.В. Матвійчук-Юдіна II Вісник Житомирського державного університету. - 2017. - № 4(90). -С.93 - 98.

6. Милер М. Голография. Теория, эксперимент, применение / М. Милер. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979. - 206 с.

7. Фотошоп [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.adobe.com/ua/products/photoshop.html.

8. Ватолин Д. Методы сжатия данных. Устройство архиваторов, сжатие изображений и видео / Д. Ватолин, А. Ратушняк, М. Смирнов, В. Юкин. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2012. - 384 с.

9. Гинзбург В.М. Оптическая голография: Практические применения / В.М. Гинзбург, Б.М. Степанов. - М.: Советское радио, 1978. - 240 с.

Размещено на Allbest.ru