ANALYSIS OF THE COMPUTATIONAL COMPLEXITY AND SECURITY PROPERTIES OF THE PREPARATION PROCEDURES OF THE HYBRID STECHANOMY ALGORITHM

Abstract

The paper investigates the computational complexity and security properties of the initial stages of a hybrid
steganographic algorithm, which include procedures for preprocessing the source content, forming an array of support
block series (SBs), and applying different scanning schemes and spatial orientation of the SBs. An analysis of three
options for smoothing low-information areas of the source images was conducted and their evaluation was performed
based on time characteristics and peak signal-to-noise ratio (PSNR). It was found that the first and second smoothing
options provide an optimal balance between processing quality and computational costs, while the third option is
characterized by higher quality of the resulting images, but is more resource-intensive. The features of the formation,
classification, and encoding of the SB series array were investigated, and the impact of different scanning schemes on
time costs and the system's resistance to unauthorized extraction of steganographic content was also assessed. It was
determined that simple scanning schemes have minimal time costs, but a lower level of security, while linear, nonlinear,
multi-pass (multiple) and combined schemes provide a higher level of security with a moderate increase in time costs. It
was established that the use of changes in the spatial positioning of the content OB is characterized by a moderate increase
in the computational complexity of the algorithm, but significantly increases the system's resistance to attacks, even in
the case of compromising the main protection mechanisms. The simulation was carried out on test samples of halftone (8
bit) images generated by artificial intelligence (AI). For this purpose, images of the "Portrait" and "Landscape" types were
selected and, in addition, screensavers of computer game scenes (shooters) were used. All test samples are characterized
by different texture saturation and local brightness differences. The results obtained confirmed the possibility of
integrating the studied procedures within a single multi-level digital content protection system. The simulation results
revealed high adaptability of the applied processing procedures, which confirms the possibility of their application in
conditions of sporadic resource constraints and real-time data processing systems.
Keywords: information security, steganography, digital images, unauthorized access, computational complexity,
spatial orientation, resource consensus, series length coding, DCP.

References
1. Fridrich, J. (2009). Steganography in Digital Media: Principles, Algorithms, and Applications. Cambridge:
Cambridge University Press.
2. Cox, I., Miller, M., Bloom, J., Fridrich, J., & Kalker, T. (2007). Digital watermarking and steganography (2nd
ed.). Morgan Kaufmann.
3. Кузнецов, О. О., Євсеєв, С. П., & Король, О. Г. (2011). Стеганографія: навч. посіб. Вид-во ХНЕУ.
http://www.repository.hneu.edu.ua/jspui/handle/123456789/2289.
4. Yahya, A. (2019). Steganography techniques for digital images. Springer International Publishing.
5. Pratt, W. K. (1978). Digital image processing. John Wiley & Sons.
6. Гончаров, М., & Малахов, C. (2024). Аналіз сучасних мобільних платформ для забезпечення процедур
стеганографічної вставки. Grail of Science, (52), 705–707. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.23.05.2025.
7. Гончаров, М., Лєсная, Ю., & Малахов, С. (2021). Дослідження властивостей прототипу гібридного
стеганоалгоритму. Комп’ютерні науки та кібербезпека, (2), 45-56. https://doi.org/10.26565/2519-2310-2021-2-05.
8. Гончаров, М., Нарєжній, О., & Малахов, С. (2025). Аналіз передумов для забезпечення консенсусу
ресурсів при виконанні процедур вставлення стеганографічних даних. Сучасний захист інформації, 63(3), 37-47.
https://doi.org/10.31673/2409-7292.2025.030518.
9. Гончаров, М., Чепель, Д., & Малахов, С. (2025). Оцінка обчислювальної складності етапу попередньої
обробки вхідних даних при реалізації процедур стегановставки зображень. Science and Technology Today, 8(49),
1228–1245. https://doi.org/10.52058/2786-6025-2025-8(49)-1228-1245.
10. Гончаров, М., & Малахов, С. (2025). Моделювання і оцінка обчислювальної складності основних
процедур, початкових етапів гібридного стеганоалгоритму. Комп’ютерні науки та кібербезпека, (1), 41-59.
https://periodicals.karazin.ua/cscs/article/view/2519-2310-2025-1-04.
11. Гончаров, М. О., Малахов, С. В., & Жілєнков, Д. В. (2025). Дослідження складності та властивостей
різних схем розгортки вихідних даних стеганоконтента в умовах зміни сценаріїв атак. Сучасний захист
інформації, (4), 44–58. https://journals.dut.edu.ua/index.php/dataprotect/article/view/3352.
12. Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Дослідження способів розгортки вихідних блоків зображеннястеганоконтенту як механізму протидії від несанкціонованої екстракції даних. Science and Technology Today,
4(18), 293–308. https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-4(18)-293-308.
13. Гончаров, М., Малахов, С., & Колованова, Є. (2023). Результати моделювання різних схем просторової
орієнтації та розгортки серій опорних блоків зображень для протидії несанкціонованої екстракції
стеганографічних даних. Комп’ютерні науки та кібербезпека, (2), 58-70. https://periodicals.karazin.ua/cscs/ article/
view/23122.
14. Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Research of procedures for disintegration of the series length array as
а mechanism way to confront unauthorized extraction of steganocontent. Science and Technology Today, 6(20), 114–
129. https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-13(27)-701-717.
15. Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Моделювання спроб несанкціонованого вилучення
стеганоконтенту при зміні параметрів просторової орієнтації опорних блоків контенту. Science and Technology
Today, 6(20), 114–129. https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-6(20)-114-129.
16. Гончаров, М., & Малахов, С. (2023). Адаптивна модифікація вихідного масиву серій опорних блоків як
механізм протидії неавторизованої екстракції стеганоконтенту. Science and Technology Today, 8(22), 336-352.
https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-8(22)-336-352.
17. Honcharov, M., & Malakhov, S. (2024, March 1). Modeling attempts of unauthorized extraction of
steganocontent under different combinations of data key-extractor. Collection of Scientific Papers «ΛΌГOΣ», 234-245.
https://doi.org/10.36074/logos-01.03.2024.053.
18. Малахов, C., & Гончаров, М. (2024). Уточнення процедур формування серій опорних блоків зображень
на етапі їх передобробки при реалізації процедур стегановставки. Grail of Science, (46), 694-700.
https://archive.journal-grail.science/index.php/2710-3056/issue/view/29.11.2024/34.
19. Гончаров, М., & Мелкозьорова, О. (2024). Імплементація методу кодування довжин серій для
забезпечення процедур стеганографічної вставки зображень. Комп’ютерні науки та кібербезпека, (1), 41-48.
https://periodicals.karazin.ua/cscs/article/view/23092.