Стеганогра́фия (от греч. στεγανός — скрытый + γράφω — пишу; буквально «тайнопись») — способ передачи или хранения информации с учётом сохранения в тайне самого факта такой передачи (хранения). Этот термин ввел в 1499 году Иоганн Тритемий в своем трактате «Стеганография» (Steganographia), зашифрованном под магическую книгу.
В отличие от криптографии, которая скрывает содержимое секретного сообщения, стеганография скрывает сам факт его существования. Как правило, сообщение будет выглядеть как что-либо иное, например, как изображение, статья, список покупок, письмо или судоку. Стеганографию обычно используют совместно с методами криптографии, таким образом, дополняя её.
Преимущество стеганографии над чистой криптографией состоит в том, что сообщения не привлекают к себе внимания. Сообщения, факт шифрования которых не скрыт, вызывают подозрение и могут быть сами по себе уличающими в тех странах, в которых запрещена криптография. Таким образом, криптография защищает содержание сообщения, а стеганография защищает сам факт наличия каких-либо скрытых посланий.
Первая запись об использовании стеганографии встречается в трактате Геродота «История», относящегося к 440 году до н. э. В трактате были описаны два метода скрытия информации. Демарат отправил предупреждение о предстоящем нападении на Грецию, записав его на деревянную подложку восковой таблички до нанесения воска. Второй способ заключался в следующем: на обритую голову раба записывалось необходимое сообщение, а когда его волосы отрастали, он отправлялся кадресату, который вновь брил его голову и считывал доставленное сообщение.
Существует версия, что древние шумеры одними из первых использовали стеганографию, так как было найдено множество глиняных клинописных табличек, в которых одна запись покрывалась слоем глины, а на втором слое писалась другая. Однако противники этой версии считают, что это было вовсе не попыткой скрытия информации, а всего лишь практической потребностью.
Классификация стеганографии
В конце 90-х годов выделилось несколько направлений стеганографии:
-
Классическая стеганография
-
Компьютерная стеганография
-
Цифровая стеганография
Классическая стеганография
Симпатические чернила
Основная статья: Симпатические чернила
Одним из наиболее распространённых методов классической стеганографии является использование симпатических (невидимых) чернил. Текст, записанный такими чернилами, проявляется только при определённых условиях (нагрев, освещение, химический проявитель и т. д.) Изобретённые ещё в I веке н. э. Филоном Александрийским, они продолжали использоваться как в средневековье, так и в новейшее время, например, в письмах русских революционеров из тюрем. В советское время школьники на уроках литературы изучали рассказ, как Владимир Ленин писал молоком на бумаге между строк (см. «Рассказы о Ленине»). Строки, написанные молоком, становились видимыми при нагреве над пламенем свечи.
Существуют также чернила с химически нестабильным пигментом. Написанное этими чернилами выглядит как написанное обычной ручкой, но через определённое время нестабильный пигмент разлагается, и от текста не остаётся и следа. Хотя при использовании обычной шариковой ручки текст можно восстановить по деформации бумаги, этот недостаток можно устранить с помощью мягкого пишущего узла, наподобие фломастера.
Другие стеганографические методы
Во время Второй мировой войны активно использовались микроточки — микроскопические фотоснимки, вклеиваемые в текст писем.
Также существует ряд альтернативных методов сокрытия информации:
-
запись на боковой стороне колоды карт, расположенных в условленном порядке;
-
запись внутри варёного яйца;
-
«жаргонные шифры», где слова имеют другое обусловленное значение;
-
трафареты, которые, будучи положенными на текст, оставляют видимыми только значащие буквы;
-
узелки на нитках и т. д.
В настоящее время под стеганографией чаще всего понимают скрытие информации в текстовых, графических либо аудиофайлах путём использования специального программного обеспечения.
Стеганографические модели
Стеганографические модели — используются для общего описания стеганографических систем.
Основные понятия
В 1983 году Симмонс предложил т. н. «проблему заключённых». Её суть состоит в том, что есть человек на свободе (Алиса), в заключении (Боб) и охранник Вилли. Алиса хочет передавать сообщения Бобу без вмешательства охранника. В этой модели сделаны некоторые допущения: предполагается, что перед заключением Алиса и Боб договариваются о кодовом символе, который отделит одну часть текста письма от другой, в которой скрыто сообщение. Вилли же имеет право читать и изменять сообщения. В 1996 году на конференции Information Hiding: First Information Workshop была принята единая терминология:
-
Стеганографическая система (стегосистема) — объединение методов и средств, используемых для создания скрытого канала для передачи информации. При построении такой системы условились о том, что: 1) враг представляет работу стеганографической системы. Неизвестным для противника является ключ, с помощью которого можно узнать о факте существования и содержания тайного сообщения. 2) При обнаружении противником наличия скрытого сообщения он не должен смочь извлечь сообщение до тех пор, пока он не будет владеть ключом. 3) Противник не имеет технических и прочих преимуществ.
-
Сообщение — это термин, используемый для общего названия передаваемой скрытой информации, будь то лист с надписями молоком, голова раба или цифровой файл.
-
Контейнер — так называется любая информация, используемая для сокрытия тайного сообщения. Пустой контейнер — контейнер, не содержащий секретного послания. Заполненный контейнер (стегоконтейнер) — контейнер, содержащий секретное послание.
-
Стеганографический канал (стегоканал) — канал передачи стегоконтейнера.
-
Ключ (стегоключ) — секретный ключ, нужный для сокрытия стегоконтейнера. Ключи в стегосистемах бывают двух типов: закрытые (секретные) и открытые. Если стегосистема использует закрытый ключ, то он должен быть создан или до начала обмена сообщениями, или передан по защищённому каналу. Стегосистема, использующая открытый ключ, должна быть устроена таким образом, чтобы было невозможно получить из него закрытый ключ. В этом случае открытый ключ можно передавать по незащищённому каналу.
Компьютерная стеганография
Компьютерная стеганография — направление классической стеганографии, основанное на особенностях компьютерной платформы. Примеры — стеганографическая файловая система StegFS для Linux, скрытие данных в неиспользуемых областях форматов файлов, подмена символов в названиях файлов, текстовая стеганография и т. д. Приведём некоторые примеры:
-
Использование зарезервированных полей компьютерных форматов файлов — суть метода состоит в том, что часть поля расширений, не заполненная информацией о расширении, по умолчанию заполняется нулями. Соответственно мы можем использовать эту «нулевую» часть для записи своих данных. Недостатком этого метода является низкая степень скрытности и малый объём передаваемой информации.
-
Метод скрытия информации в неиспользуемых местах гибких дисков — при использовании этого метода информация записывается в неиспользуемые части диска, к примеру, на нулевую дорожку. Недостатки: маленькая производительность, передача небольших по объёму сообщений.
-
Метод использования особых свойств полей форматов, которые не отображаются на экране — этот метод основан на специальных «невидимых» полях для получения сносок, указателей. К примеру, написание чёрным шрифтом на чёрном фоне. Недостатки: маленькая производительность, небольшой объём передаваемой информации.
-
Использование особенностей файловых систем — при хранении на жёстком диске файл всегда (не считая некоторых ФС, например, ReiserFS) занимает целое число кластеров (минимальных адресуемых объёмов информации). К примеру, в ранее широко используемой файловой системе FAT32 (использовалась в Windows98/Me/2000) стандартный размер кластера — 4 КБ. Соответственно для хранения 1 КБ информации на диске выделяется 4 КБ памяти, из которых 1 КБ нужен для хранения сохраняемого файла, а остальные 3 ни на что не используются — соответственно их можно использовать для хранения информации. Недостаток данного метода: лёгкость обнаружения.
Цифровая стеганография — направление классической стеганографии, основанное на сокрытии или внедрении дополнительной информации в цифровые объекты, вызывая при этом некоторые искажения этих объектов. Но, как правило, данные объекты являются мультимедиа-объектами (изображения, видео, аудио, текстуры 3D-объектов) и внесение искажений, которые находятся ниже порога чувствительности среднестатистического человека, не приводит к заметным изменениям этих объектов. Кроме того, в оцифрованных объектах, изначально имеющих аналоговую природу, всегда присутствует шум квантования; далее, при воспроизведении этих объектов появляется дополнительный аналоговый шум и нелинейные искажения аппаратуры, все это способствует большей незаметности сокрытой информации.
Сетевая стеганография
В последнее время приобрели популярность методы, когда скрытая информация передается через компьютерные сети с использованием особенностей работы протоколов передачи данных. Такие методы получили название «сетевая стеганография». Этот термин впервые ввел Кшиштоф Щипёрский (польск. Krzysztof Szczypiorski) в 2003 году. Типичные методы сетевой стеганографии включают изменение свойств одного из сетевых протоколов. Кроме того, может использоваться взаимосвязь между двумя или более различными протоколами с целью более надежного сокрытия передачи секретного сообщения. Сетевая стеганография охватывает широкий спектр методов, в частности:
-
WLAN стеганография основывается на методах, которые используются для передачи стеганограм в беспроводных сетях (Wireless Local Area Networks). Практический пример WLAN стеганографии — система HICCUPS (Hidden Communication System for Corrupted Networks).
-
LACK стеганография — скрытие сообщений во время разговоров с использованием IP-телефонии. Например: использование пакетов, которые задерживаются, или намеренно повреждаются и игнорируются приемником (этот метод называют LACK — Lost Audio Packets Steganography) или сокрытие информации в полях заголовка, которые не используются.
Принцип функционирования LACK выглядит следующим образом. Передатчик (Алиса) выбирает один из пакетов голосового потока, и его полезная нагрузка заменяется битами секретного сообщения — стеганограммой, которая встраивается в один из пакетов. Затем выбранный пакет намеренно задерживается. Каждый раз, когда чрезмерно задержаный пакет достигает получателя, незнакомого с стеганографической процедурой, он отбрасывается. Однако, если получатель (Боб) знает о скрытой связи, то вместо удаления полученных RTP пакетов он извлекает скрытую информацию.
