ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

СТЕГАНОГРАФІЧНИЙ ЗАХИСТ

Мета роботи: ознайомитися з методами стеганографічного захисту інформації.

Використовуване програмне забезпечення: середа розробки Visual C++.

5.1 Теоретичні відомості

У ряді систем необхідно забезпечити не тільки конфіденційність, цілісність і дійсність переданих команд, але й сховати сам факт передачі цієї інформації. Цим займається стеганографія.

Під стеганографією розуміється спосіб тайнопису, який більш давніший ніж сама криптографія. Основною метою криптографії є забезпечення конфіденційності, цілісності, спостережності та доступності за рахунок використання методів криптографічного захисту інформації.

Стеганографія - це наука про приховання однієї інформації серед іншої. Це метод організації зв'язку, що власне ховає саму наявність зв'язку.

На відміну від криптографії, де ворог точно може визначити чи є передане повідомлення зашифрованим текстом, методи стеганографії дозволяють вбудовувати секретні повідомлення в загальні послання так, щоб неможливо було запідозрити існування убудованого таємного послання.

Слово "стеганографія" у перекладі з грецького буквально означає "тайнопис" (steganos - секрет, таємниця; graphy - запис). До неї відноситься величезна множина секретних засобів зв'язку, таких як невидиме чорнило, мікрофотознімки, умовне розташування знаків, таємні канали і засоби зв'язку на частотах, що плавають, і т.д.

Стеганографія займає свою нішу в забезпеченні безпеки: вона не заміняє, а доповнює криптографію. Приховування повідомлення методами стеганографії значно знижує імовірність виявлення самого факту передачі повідомлення. А якщо це повідомлення до того ж зашифроване, то воно має ще один, додатковий, рівень захисту.

В даний час у зв'язку з бурхливим розвитком обчислювальної техніки і нових каналів передачі інформації з'явилися нові стеганографічні методи, в основі яких лежать особливості представлення інформації в комп'ютерних файлах, обчислювальних мережах і т.п. Це дає можливість говорити про становлення нового напрямку - комп'ютерної стеганографії.

5.1.1 Стеганографічна система

Стеганографічна система чи стегосистема (рис 5.1) - це сукупність засобів і методів, що використовуються для формування схованого каналу передачі інформації.

Рисунок 5.1 - Стеганографічна система

При побудові стегосистеми повинні враховуватися наступні положення:

- супротивник має повне представлення про стеганографічну систему і деталі її реалізації. Єдиною інформацією, що залишається невідомою потенційному супротивнику, є ключ, за допомогою якого тільки його власник може установити факт присутності і зміст схованого повідомлення;

- якщо супротивник якимсь образом довідається про факт існування схованого повідомлення, це не повинно дозволити йому витягти подібні повідомлення в інших даних доти, поки ключ зберігається в таємниці;

- потенційний супротивник повинний бути позбавлений яких-небудь технічних і інших переваг у розпізнаванні чи розкритті змісту таємних повідомлень.

Контейнер - будь-яка інформація, призначена для приховання таємних повідомлень.

Порожній контейнер - контейнер без убудованого повідомлення; заповнений контейнер чи стего - контейнер, що містить убудовану інформацію.

Убудоване (сховане) повідомлення - повідомлення, що вбудовується в контейнер.

Стеганографический канал чи просто с тегоканал - канал передачі стего.

Стегоключ чи просто ключ - секретний ключ, необхідний для приховування інформації. У залежності від кількості рівнів захисту (наприклад, вбудовування попередньо зашифрованого повідомлення) у стегосистемі може бути один чи декілька стегоключів.

5.1.2 LSB-метод (Least Significant Bits) приховування інформації

В даний час найбільш розповсюдженим є метод заміни найменших значущих бітів чи LSB-метод. Він полягає у використанні погрішності дискретизації, що завжди існує в оцифрованих зображеннях чи аудио- і відеофайлах. Дана погрішність дорівнює найменшому значущому розряду числа, що визначає величину колірної складової елемента зображення (пікселя). Тому модифікація молодших бітів у більшості випадків не викликає значної трансформації зображення і не виявляється візуально.

Суть методу така. Цифрові картинки складаються з окремих крапок, так званих пікселів. Якщо зображення 8-бітове, це значить, що для опису одного пікселя картинки приділяється один байт графічного файлу. Один байт, як відомо, складається з восьми біт, кожний з який може дорівнювати нулю чи одиниці. Програма - стеганограф теж повинна записати файл-повідомлення нулями й одиницями, і вона розміщає ці біти поверх самих останніх восьмих бітів кожного байта в графічному файлі. Якщо нуль чи одиниця файлу-повідомлення волею случаю збігаються з нулем чи одиницею файлу-контейнера, то ніяких змін не відбувається. Якщо ж вони не збігаються, програма - стеганограф записує останній біт так, як їй потрібно.

Звичайно, після цього весь байт графічного файлу змінює свою значення, але оскільки змінюється тільки останній його біт – найменш значущий, то байт змінюється тільки на одиницю. Наприклад, якщо спочатку байт дорівнює п'ятдесятьом, то після стеганографії він дорівнює п'ятдесят одному чи сорока дев'яти. Така зміна, звичайно, змінює колір одного пікселя, що відноситься до зміненого байта. Але тому що байт змінюється тільки на одиницю, то і відтінок пікселя змінюється незначно, і помітити його на око практично неможливо, особливо якщо мова йде про чорно-білу фотографію, оскільки градації сірого людина розрізняє набагато гірше кольорових відтінків.

В добавок до цього, графічний файл може бути не 8-ми, а 24-бітним, так зиваний true-color, у якому кожен піксель може мати 16 мільйонів відтінків. Крім того, якщо повідомлення, що ховає стеганограф, маленьке, те зовсім не обов'язково змінювати кожен байт картинки - цілком достатньо може виявитися кожного десятого, чи навіть кожного сотого байта.

Формат BMP-файлу

Файли формату BMP (скорочено від BitMaP – бітовий образ) зберігають зображення в True Color. Розглянемо формат файлу BMP для 24-розрядного рисунку. Файл BMP включає заголовок – 54 байти та бітовий образ зображення. Кожна точка зображення – піксель (picture element) – описується трьома байтами, що включають складові частини кольору - червона (Red), зелена (Green), синя (Blue) (див. рис. 5.2). Інтенсивність складових частин кольору змінюється в межах від 0 до 255. Шляхом варіації інтенсивності кожної складової частини можна змінювати колір від чорного, коли інтенсивність всіх складових частин дорівнює 0 (00 00 00), до білого, коли інтенсивність всіх складових частин максимальна і дорівнює 255 (FF FF FF). Наприклад, точка червоного кольору задається як (255,0,0) або
(FF 00 00).

Зображення записується в файл по строкам. Першою сканується нижня строка (зліва направо). Скан - строки вирівняні по 32-бітній границі (4 байти). Тобто, якщо ширина зображення не кратна 4, то інформація про строку доповнюється нульовими байтами.

Рисунок 5.2 – Представлення кольору трьома складовими частинами RGB

Розмір заголовку 24-розрядного рисунку – 54 байти. В табл. 5.1 наведено призначення окремих байтів заголовку BMP - файлу.

Таблиця 5.1 – Призначення байтів заголовку BMP - файлу.

Далі йдуть дані бітового образу картинки. Кожний піксел представляється трьома байтами – інтенсивностями червоного, зеленого, синього.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: