Вадим Гребенников - Стеганография. История тайнописи

В рамках цифровой стеганографии рассматриваются вопросы, связанные с сокрытием информации, которая сохраняется на компьютерных носителях информации или передаётся по сетям телекоммуникаций, с организацией спрятанных каналов в компьютерных системах и сетях, а также с технологиями ЦВЗ и отпечатков пальцев.

Существуют определённые отличия между технологиями ЦВЗ и отпечатков пальцев, с одной стороны, и собственно стеганографическими технологиями сокрытия секретной информации для её последующей передачи или хранения. Самое главное отличие — это то, что ЦВЗ и отпечатки имеют целью защиту самого цифрового объекта (программы, изображения, музыкального файла и т. п.), куда они внедряются, и обеспечивают доказательство прав собственности на данный объект.

По аналогии с криптосистемами в стеганографии также различают системы с секретным ключом и системы с открытым ключом. В стегосистеме с секретным ключом используется один ключ, заранее известный абонентам к началу скрытого обмена секретными сообщениями или пересланный по защищённому каналу.

В стегосистеме с открытым ключом для встраивания и извлечения секретного сообщения используются разные ключи, причём вывести один ключ из другого с помощью вычислений невозможно. Один из ключей (открытый) может передаваться свободно по незащищённому каналу связи, а другой ключ (секретный) по защищённому каналу. Данная схема хорошо работает при взаимном недоверии отправителя и получателя.

Учитывая всё многообразие стегосистем, они могут быть следующих типов: бесключевые системы, системы с секретным ключом, системы с открытым ключом и смешанные системы. Для повышения безопасности бесключевых систем перед началом стеганографического процесса предварительно выполняется шифрование информации. Такой подход увеличивает защищённость всего процесса связи, поскольку это усложняет выявление спрятанного сообщения.

При использовании стегосистем с секретным ключом отправитель, вставляя секретное сообщение в выбранный контейнер, применяет секретный стегоключ. Если используемый в стеганографическом преобразовании ключ известен получателю, он сможет вытянуть спрятанное сообщение из контейнера. Без знания такого ключа никакой другой пользователь этого сделать не сможет. Данный тип стегосистем требует наличие безопасного канала для обмена стегоключами.

Стегосистемы с открытым ключом не требуют дополнительного канала ключевого обмена. Для их функционирования необходимо иметь два стегоключа: один — секретный, который пользователи должны хранить в тайне, а второй — открытый, который хранится в доступном для всех месте. При этом открытый ключ используется в процессе сокрытия информации, а секретный — для её извлечения.

Простым способом реализации подобных стегосистем является использование криптосистем с открытым ключом. Стегосистемы с открытыми ключами используют тот факт, что функция извлечения спрятанной информации может быть применима к любому контейнеру вне зависимости от того, находится ли в нём спрятанное сообщение, или нет.

Если в контейнере отсутствует спрятанное сообщение, то всегда будет восстанавливаться некоторая случайная последовательность. Если эта последовательность статистически не отличается от шифротекста криптосистемы с открытым ключом, тогда в безопасной стегосистеме можно прятать полученный таким способом шифротекст.

В смешанных стегосистемах применяются, как правило, бесключовые стегосистемы с использованием особенностей криптосистем с открытым и (или) секретным ключом.

В завершение главы отметим, что в период холодной войны шпионы использовали ограниченный набор цифровой техники для сокрытия информации. Так, например, в конце 1980-х годов старший офицер ФБР Роберт Ханссен, работавший на КГБ, передавал через тайник своему куратора сообщения на 8-дюймовых компьютерных дискетах.

Ханссен вначале шифровал информацию, а затем прятал её на дискеты, используя так называемую «технологию 40-й дорожки». Агент КГБ использовал малоизвестный в то время процесс переформатирования компьютерной дискеты, который позволял скрывать информацию путем размещения её на дорожки дискеты, недоступные для операционной системы компьютера тех лет.

Если тогда такие малоизвестные методы, используемые Ханссеном, были популярны только среди компьютерных вундеркиндов, то в XXI веке программы компьютерной стеганографии для сокрытия данных стали доступны любому, кто имеет Интернет. Так, например, информацию в цифровом виде современный шпион может спрятать внутри музыкальных или видеофайлов таким образом, чтобы сделать звук и изображение неизменными.

Аудиофайлы могут скрывать информацию путем изменения цифровых битов файла, которые слышны человеческому уху. Графические изображения также позволяют иметь избыточные биты, составляющие цвета, которые при изменении оказываются одинаковыми для человеческого глаза.

Если кто-то не имеет оригиналов этих измененных звуковых или графических файлов для сравнения, то обнаружить скрытые сообщения будет очень трудно, особенно среди миллиона электронных писем с вложенными файлами, которые отправляются ежедневно через Интернет.

По данным Минюста США арестованные в 2010 году российские разведчики для связи с Москвой использовали компьютерную стеганографию. Для этого свои заранее зашифрованные сообщения они прятали внутри безобидных на первый взгляд фотографий, которые размещали на открытых веб-сайтах. По мнению экспертов, это были первые подтверждения в реальной жизни случаев применения разведывательными службами высоких технологий для сокрытия информации.

Однако у стеганографии, использующей цифровые изображения, имеются определенные недостатки. Шпионам нужны большие файлы для того, чтобы спрятать даже маленький объём информации, и это существенно ограничивает размер каждого сообщения и увеличивает время на его подготовку. Но в целом это великолепный способ для создания и передачи секретных сообщений.

Во-первых, спецслужбы не знают, как проанализировать обычную картинку на предмет наличия секретов. А во-вторых, в Интернете так много фотографий, что кадры со скрытыми в них сообщениями совершенно безопасно теряются среди этого многообразия.

По данным ФБР российские спецслужбы использовали несколько современных способов скрытой связи. Так, например, российская разведка использовала в США беспроводные соединения, устанавливаемые между электронными устройствами.

К примеру, агент сидит в кафе с ноутбуком, а его куратор паркуется поблизости и устанавливает защищенное беспроводное соединение, по которому затем идет обмен информацией. Надо отметить, что сотрудники ФБР смогли лишь зафиксировать факты такой связи, но перехватить информацию российских разведчиков не сумели.