Ukrywanie informacji w plikach (steganografia)

Jak możemy wyczytać na wikipedii, steganografia to nauka, która ma na celu ukrycie faktu prowadzenia komunikacji. Odróżnia ją to nieco od kryptografii, gdzie wiadomość jest wprawdzie nieczytelna ale wiadome jest, że dokonywana jest wymiana informacji między dwoma punktami. W przypadku steganografii możemy ukryć pewną informację, np. w pliku graficznym maskując tym samym cały proces przekazywania danych. W taki sposób osoba, która nie ma pojęcia o fakcie ukrycia informacji, zobaczymy jedynie zwykły obrazek. Poniższy wpis ma na celu sprawdzenie jak skuteczna jest ta metoda i czy nadaje się do zastosowania dla przeciętnego zjadacza chleba.

Steganografia za sprawą steghide

Jedną z bardziej rozpowszechnionych technik ukrywania informacji w plikach są różnego rodzaju transformacje dokonywane na pliku źródłowym. Chodzi tutaj głównie o podmianę najmniej znaczących bitów (LSB) , które mogą wprowadzić pewne zakłócenia ale nie powodują widocznego dla ludzkiego oka uszkodzenia danych zawartych w takim pliku. W ten sposób, przy nieznacznej utracie jakości plików graficznych czy dźwiękowych, jesteśmy w stanie przechować jakąś ograniczoną ilość dodatkowych informacji bez zmiany rozmiaru pliku. Kluczowe znaczenie ma format pliku oraz to jakie dane on zawiera. Plik plikowi pod tym względem nie jest równy i każdy trzeba traktować indywidualnie. Dlatego właśnie steghide operuje jedynie na plikach .jpg , .bmp , .wav ora .au .

Narzędzie steghide jest już nieco leciwe i od parunastu lat nie miało wypuszczonej nowszej wersji. Niemniej jednak, wciąż działa i realizuje powierzone mu zadania. Jeśli ktoś by szukał alternatyw, to na wiki można doszukać się kilku dodatkowych narzędzi. Zainstalujmy sobie zatem steghide .

Spróbujmy osadzić jakąś informację w pliku graficznym. Potrzebne nam będą w sumie dwa pliki. Jeden graficzny i drugi tekstowy. Plik tekstowy nazwijmy wiadomosc.txt , graficzny zaś obrazek.jpg . Do pliku tekstowego wpisujemy przykładową wiadomość: matrix has you . By teraz osadzić tę wiadomość w pliku graficznym, wydajemy to poniższe polecenie:

$ steghide embed -cf obrazek.jpg -ef wiadomosc.txt
Enter passphrase:
Re-Enter passphrase:
embedding "wiadomosc.txt" in "obrazek.jpg"... done

Proces osadzania informacji wygląda zawsze tak samo. Określamy, że chcemy osadzić jakąś wiadomość przy pomocy embed . Następnie w parametrze -cf podajemy plik, który ma robić za przykrywkę, a opcja -ef odpowiada za plik, który chcemy ukryć. Po wydaniu tego powyższego polecenia zostaniemy poproszeni o hasło, po podaniu którego ta dołączona wiadomość zostanie zaszyfrowana. Hasło jest opcjonalne.

Jeśli teraz chcielibyśmy wydobyć zawartą w tym obrazie wiadomość, to musimy posłużyć się tym poniższym poleceniem:

$ steghide extract -sf obrazek.jpg
Enter passphrase:
wrote extracted data to "wiadomosc.txt".

$ cat wiadomosc.txt
matrix has you

Jak widzimy, wiadomość została wydobyta. Sam tekst jest zaś w formie niezmienionej i możliwy do odczytania.

Problemy wynikające ze stosowania steganografii

Wszystko ma swoją cenę i steganografia również. Chodzi generalnie o to, że dane, które chcemy w ten sposób przemycić muszą być gdzieś przechowywane. W tym przypadku plik graficzny miał nieco ponad 700 KiB, natomiast wiadomość 15 bajtów. Zatem tutaj nie jest to aż tak widoczne. Niemniej jednak, każdy plik host ma skończoną ilość tych bitów mało ważnych, co przekłada się na ilość dostępnego miejsca, które możemy wykorzystać. Wartość tej wolnej przestrzeni możemy podejrzeć w następujący sposób:

$ steghide info obrazek.jpg
"obrazek.jpg":
  format: jpeg
  capacity: 39.0 KB

Zatem w tym pliku mamy do dyspozycji jedynie 39 KiB. Niemniej jednak wiadomość podlega kompresji. Zatem jesteśmy w stanie umieścić nieco więcej informacji niż 39 KiB. Mi udało się upchnąć tam prawie 7 MiB tekstu:

$ steghide info obrazek.jpg
"obrazek.jpg":
  format: jpeg
  capacity: 39.0 KB
Try to get information about embedded data ? (y/n) y
Enter passphrase:
  embedded file "wiadomosc.txt":
    size: 6.7 MB
    encrypted: rijndael-128, cbc
    compressed: yes

Oczywiście, im dany plik host jest większy, tym więcej poufnych informacji jest w stanie przemycić. Dla przykładu, plik graficzny 10 MiB ma ładowność 645 KiB.

Steganografia na przykładzie dd i cat

Jako, że steghide zdaje się być trochę ograniczony, to zawsze możemy nieco obejść system i zaimplementować sobie pseudo steganografię w oparciu o dd i cat . Przy pomocy cat jesteśmy w stanie połączyć ze sobą szereg plików. Załóżmy na chwilę, że mamy dwa zdjęcia (formaty mogą być dowolne) i chcemy jednym z nich przysłonić to drugie. Możemy to zrobić w poniższy sposób:

$ cat img2.jpg >> img1.img

W taki sposób fotka img2.jpg zostanie doklejona na koniec pliku img1.png . Przy odczytywaniu tak powstałego pliku, tylko img1.png będzie widoczny.

By teraz te dwa pliki rozdzielić, tak by znów można było odczytać każdy z nich, musimy posłużyć się dd oraz wymagane jest byśmy znali rozmiary plików źródłowych. W tym przypadku pliki miały następujące rozmiary (bajty): 90235 oraz 11472062 i to ten większy został doczepiony do tego mniejszego. Rozdzielmy je zatem:

$ dd if=./img3.png of=img1.png bs=1 count=90235
$ dd if=./img3.png of=img2.jpg bs=1 skip=90235

Pierwsze polecenie czyta 90235 bajtów z pliku połączonego i zapisuje je w osobnym pliku. Druga komenda również czyta połączony plik, z tym, że od bajta 90235 i również zapisuje tak uzyskane dane w osobnym pliku. Gdyby tych plików było więcej, musielibyśmy zsumować offset'y. Warto też zaznaczyć, że niekoniecznie musimy w tym przypadku ograniczać się do plików graficznych. Możemy każdy rodzaj plików połączyć ze sobą.

Problem z tego typu ukrywaniem danych jest oczywisty. Jeśli połączony plik został zrobiony z głową, to nie wzbudzi raczej on naszego zainteresowania. Jeśli jednak fotka 640x480 będzie zajmować 100 MiB, to raczej ktoś zacznie coś podejrzewać.