완전 상보 코드 기반 CT‑CDMA 스테가노그래피

초록

완전 상보 코드(complete complementary codes)를 이용한 CT‑CDMA 통신 방식을 이미지 스테가노그래피에 적용하였다. 상보 코드의 뛰어난 상관 특성을 활용해 동일한 주파수 대역에서 다중 사용자의 데이터를 동시에 전송하듯, 비밀 데이터를 다중 스프레딩하여 이미지의 변환 계수에 삽입한다. 실험 결과, 색상 이미지에 수백 킬로바이트 수준의 비밀 데이터를 PSNR 35 dB 이상을 유지하면서 은닉할 수 있음을 보였다.

상세 요약

본 논문은 완전 상보 코드(complete complementary codes, CCC)가 제공하는 완전 상관성(Zero‑Correlation Zone, ZCZ) 특성을 CT‑CDMA(Convoluted‑Time CDMA) 시스템에 적용한 뒤, 이를 디지털 이미지 스테가노그래피에 활용하는 새로운 프레임워크를 제시한다. CCC는 여러 개의 시퀀스 집합이 서로 간에 완전한 상관값을 0으로 만드는 특성을 갖는데, 이는 다중 사용자 동시 전송 시 간섭을 최소화하고 복원 정확도를 높이는 데 유리하다. CT‑CDMA는 이러한 CCC를 시간적으로 겹쳐 전송함으로써 동일 주파수 대역에서 다중 스트림을 효율적으로 운용한다. 논문은 이 구조를 스테가노그래피에 매핑하여, 비밀 데이터 비트를 CCC 기반 스프레딩 시퀀스로 변환하고, 변환된 신호를 이미지의 DCT(Discrete Cosine Transform) 혹은 DWT(Discrete Wavelet Transform) 계수에 삽입한다. 삽입 과정에서 ‘시프트‑인덱스’와 ‘스프레드‑레벨’을 조절함으로써 은닉 용량과 이미지 품질 사이의 트레이드오프를 정밀하게 제어한다.

실험에서는 24‑비트 컬러 이미지(예: Lena, Baboon, Peppers)를 대상으로 PSNR, SSIM, 그리고 비밀 데이터 복원률을 측정하였다. 결과는 기존 LSB(Least Significant Bit) 방식이나 전통적인 스프레드‑스펙트럼(예: m‑시퀀스) 대비, 동일 PSNR 구간에서 2~3배 이상의 데이터 용량을 삽입할 수 있음을 보여준다. 특히, CCC의 ZCZ 구간이 넓어 다중 사용자(다중 비밀 스트림) 동시 삽입 시에도 상호 간섭이 거의 발생하지 않아 복원 오류가 미미하였다. 또한, 공격 시나리오(JPEG 압축, 가우시안 노이즈, 필터링)에서도 복원률이 90 % 이상 유지되는 강인성을 입증하였다.

이와 같은 장점은 스테가노그래피 시스템 설계 시 보안성(비밀 데이터의 난수성 보장)과 효율성(대용량 은닉) 사이의 균형을 맞추는 데 큰 의미를 가진다. 다만, CCC 생성 및 관리 비용, 그리고 변환 도메인 선택에 따른 계산 복잡도 증가가 실용화에 있어 고려해야 할 과제로 남는다.