Стеганография. История тайнописи

Вследствие того, что ТВ изображение и его звуковое сопровождение, представленные в цифровой форме, уже имеют «шумовые» составляющие при дискретизации и квантовании, облегчается маскировка встраиваемых сообщений в цифровые видео— и аудиопотоки.

Цифровые потоки сжимаются в соответствии с каким-либо форматом — алгоритмом JPEG, МРЕG-2 и т. п., и поэтому содержательную часть цифрового потока сопровождает его управляющая (форматная) часть.

Стегосистемы строят таким образом, чтобы формат изображений мог позволить скрывать сообщения в цифровых данных как в содержательной (в неформатных системах), так и в управляющей (форматных системах) частях информационного потока. Кроме того, важно, чтобы формат был распространен, например, как JPEG; в нем современные видеокамеры и цифровые фотоаппараты сохраняют кадры видеозаписей и отснятые фотокадры.

Сжатие данных без потерь или с потерями в используемом формате влияет на информативность стеганографической системы. Неформатные стегосистемы в любом случае вносят свои искажения в содержательную часть (контент) дополнительно к квантованию и различным форматным преобразованиям. При этом важны чутье и чувство меры разработчиков (и пользователей) стегосистемы.

С помощью методов сокрытия в графических изображениях решаются следующие задачи:

1) неформатные методы:

— сокрытие в исходных данных изображения;

— сокрытие с использованием таблиц квантования;

— сокрытие в спектре изображения после квантования;

— сокрытие в графических изображениях с палитрой цветов, которая представляет собой условный набор цветов с интенсивностью цветовых составляющих в каком-либо фиксированном цветовом пространстве (RGB), причем каждая точка изображения содержит лишь номер цвета из палитры, а не информацию о ее цвете в цветовом пространстве;

2) форматные методы:

— дописывание данных в конец файла ВМР (JРEG);

— сокрытие данных после палитры;

— сокрытие в палитре;

— сокрытие данных в нулевых байтах;

— сокрытие в косвенных данных;

— сокрытие с использованием маркеров комментариев (JРЕG);

— сокрытие с использованием уменьшенного изображения (JPEG).

2.6. Стеганографический анализ

В течение всего ХХ века активно развивалась как стеганография, так и наука об определении факта внедренной информации в контейнер — стегоанализ (по сути — анализ атаки на стегосистему).

Специалистов в области стегоанализа (по аналогии с криптоанализом) будем называть стегоаналитиками или, иначе, атакующими (противниками), а попытки стегоаналитиков обнаружить, извлечь или удалить встроенное сообщение — атаками.

Практически во всех видах атак стеганоаналитик решает три задачи: точное доказательство факта наличия окрытого сообщения в контейнере, определение его длины и нахождение его смысла. Безусловно, чем меньший объем скрываемого (внедряемого в стегоконтейнер) сообщения, тем меньше вероятность его обнаружения.

Если изменения, сопровождающие встраивание сообщения в контейнер, не могут быть обнаружены самим атакующим, то возможно применение специальных программных средств (программный стегоанализ).

Рассматриваемые угрозы и атаки в равной степени могут быть применены как к стегосистемам, так и к ЦВЗ. Дело в том, что эти два направления имеют общие корни и иногда невидимые цифровые водяные знаки трактуются как ветвь стеганографии (или одно из приложений). В ряде случаев, действительно, для встраивания ЦВЗ используются те же методы, что и для встраивания секретного сообщения.

Правда, в силу особенностей реализации, методы встраивания ЦВЗ менее подвержены таким воздействиям, как геометрические преобразования или некоторые операции обработки изображений, при которых изменяются младшие биты.

Конечно, стеганографические методы и методы встраивания ЦВЗ имеют определенные различия, и каждое из этих направлений имеет свой путь развития. Однако рассматриваемые нами атаки позволяют проверить стойкость как стегосистем, так и систем, основанных на использовании ЦВЗ.

В ряде случаев модель стегосистемы формулируют в виде так называемой «проблемы заключенных»: заключенные обмениваются секретными сообщениями, однако это происходит на глазах (и в некоторых случаях при активном участии) охранника. В данном случае охранник символизирует реального противника, угрожающего нормальному функционированию стегосистемы.

Возможны различные модели его поведения: во-первых, охранник может только следить за сообщениями, во-вторых, он имеет возможность влиять на канал передачи сообщений между заключенными, что усложняет решение проблемы. В-третьих, у охранника есть возможность изменять сообщения заключенных.

Таким образом, мы имеем 3 типа атакующих:

1. Пассивный противник, который только шпионит за сообщениями, но не может в них ничего изменить.