Вадим Гребенников - Стеганография. История тайнописи

Она состоит в том, что двое заключенных хотят обмениваться секретными сообщениями без вмешательства охранника, контролирующего коммуникационный канал. При этом имеется ряд допущений, которые делают эту проблему более или менее решаемой.

Первое допущение облегчает решение проблемы и состоит в том, что участники информационного обмена могут разделять секретное сообщение перед заключением. Другое допущение, наоборот, затрудняет решение проблемы, так как охранник имеет право не только читать сообщения, но и изменять их.

Позднее, на специальной конференции «Сокрытие информации: первый информационный семинар» в 1996 году было предложено использовать единую терминологию и обговорены основные термины. Стеганографическая система или стегосистема — совокупность средств и методов, которые используются для формирования скрытого канала передачи информации.

При построении стегосистемы должны учитываться следующие положения:

— противник имеет полное представление о стегосистеме и деталях ее реализации. Единственной информацией, которая остается неизвестной противнику, является ключ, с помощью которого только его держатель может установить факт присутствия и содержание скрытого сообщения;

— если противник каким-то образом узнает о факте существования скрытого сообщения, это не должно позволить ему извлечь подобные сообщения в других данных до тех пор, пока ключ хранится в тайне;

— противник должен быть лишен каких-либо технических и иных преимуществ в распознавании или раскрытии содержания тайных сообщений.

Компьютерная стеганография основывается на особенностях компьютерной платформы, например:

— использование зарезервированных полей компьютерных форматов файлов — суть метода состоит в том, что часть поля расширений, не заполненная информацией о расширении, по умолчанию заполняется нулями и используется для записи своих данных;

— метод сокрытия информации в неиспользуемых местах гибких дисков, например, на нулевой дорожке;

— метод использования особых свойств полей форматов, которые не отображаются на экране, основанный на специальных «невидимых» полях для получения сносок, указателей;

— использование особенностей файловых систем — при хранении на жёстком диске файл всегда занимает целое число кластеров.

Цифровая стеганография основывается на сокрытии или внедрении дополнительной информации в цифровые объекты. Как правило, данные объекты являются мультимедиа-объектами (изображения, видео— или аудио-файлы), внесение изменений в которые вызывает лишь незначительные искажения, находящиеся ниже порога чувствительности среднестатистического человека, что не приводит к заметным изменениям этих объектов.

Сегодня стеганографические технологии активно используются для решения таких основных задач:

— защита информации с ограниченным доступом от несанкционированного доступа;

— защита авторских прав на некоторые виды интеллектуальной собственности;

— преодоление систем мониторинга и управления сетевыми ресурсами;

— «камуфлирование» (маскировка) программного обеспечения;

— создание скрытых каналов утечки чувствительной информации от законного пользователя.

В цифровой стеганографии можно выделить следующие направления:

— встраивание информации с целью ее скрытой передачи;

— встраивание цифровых водяных знаков (watermarking);

— встраивание идентификационных номеров (fingerprinting);

— встраивание заголовков (captioning).

Цифровая стеганография является одним из самых перспективных направлений для аутентификации и маркировки авторской продукции с целью защиты авторских прав на цифровые объекты от пиратского копирования. На компьютерные графические изображения, аудиопродукцию, литературные произведения (программы в том числе) наносится специальная метка, которая остаётся невидимой для глаз, но распознается специальным программным обеспечением.

Один из наиболее эффективных технических средств защиты мультимедийной информации и заключается во встраивании в защищаемый объект невидимых меток — ЦВЗ. Разработки в этой области ведут крупнейшие фирмы во всем мире. Так как методы ЦВЗ начали разрабатываться совершенно недавно, то здесь имеется много неясных проблем, требующих своего разрешения. Наиболее подходящими объектами защиты при помощи ЦВЗ являются неподвижные изображения, файлы аудио и видеоданных.

Метка содержит спрятанную информацию, которая подтверждает авторство. Спрятанная информация должна обеспечить защиту интеллектуальной собственности. Как внедряемую информацию можно использовать данные об авторе, дате и месте создания произведения, номера документов, которые подтверждают авторство, дату приоритета и т. п. Такие специальные сведения могут рассматриваться как доказательства при рассмотрении споров об авторстве или для доказательства нелегального копирования.

Технология встраивания идентификационных номеров производителей имеет много общего с технологией ЦВЗ. Отличие заключается в том, что в первом случае каждая защищенная копия имеет свой уникальный встраиваемый номер (отсюда и название — дословно «отпечатки пальцев»).

Этот идентификационный номер позволяет производителю отслеживать дальнейшую судьбу своего детища: не занялся ли кто-нибудь из покупателей незаконным тиражированием. Если да, то «отпечатки пальцев» быстро укажут на виновного.

Встраивание заголовков (невидимое) может применяться, например, для подписи медицинских снимков, нанесения легенды на карту и т. д. Целью является хранение разнородно представленной информации в едином целом. Это, пожалуй, единственное приложение стеганографии, где в явном виде отсутствует потенциальный нарушитель.

Стеганографические методы находят всё большее применение в оборонной и коммерческой сферах деятельности благодаря их лёгкому приспособлению к решению задач защиты информации, а также отсутствию явно выраженных признаков средств защиты, использование которых может быть ограничено или запрещено (например, криптосредств защиты).

Использование стеганографических систем (далее — стегосистем) является наиболее эффективным при решении проблемы защиты информации с ограниченным доступом. Так, например, только одна секунда оцифрованного звука с частотой дискретизации 44100 Гц и уровнем отсчёта 8 бит в стереорежиме позволяет спрятать за счёт замены младших разрядов на скрываемое сообщение около десяти килобайт информации. При этом изменение значений отсчётов составляет менее 1 %. Такое изменение практически не обнаруживается при прослушивании файла большинством людей.