Dru Lavigne, перевод Евгения Чайкина, aka StraNNick <strannick@sovsem.net.>
Оригинал статьи находится по адресу - http://www.onlamp.com/lpt/a/4392
Меня всегда увлекали алгоритмы. Сама их концепция. Немного математики
- и можно сжать изображение, звук или видео. Или отследить куда именно
запишуться файлы на винчестере. Или, может быть, смешать два файла
так, чтобы только мой потенциальный адресат смог расшифровать их.
Представьте, я даже не претендую на то, чтобы понимать какая
математика стоит за этими алгоритмами. Но меня успокаивает, то что в
этом мире есть люди которые понимают, и их действия помогают
поддерживать компьютеры в рабочем состоянии.
В этой статье, я представлю Вам науку стеганографию, используя для
демонстрации два приложения из коллекции портов. Попутно, мы также
обнаружим некоторые интересные характеристики алгоритмов сжатия.
Итак, для начала,
Что же такое стеганография?
Термин стеганография происходит от греческих слов обозначавших скрытую
запись. Если, в детстве, Вы когда-либо писали невидимое сообщение
лимонным соком (или молоком, как дедушка Ленин - прим. переводчика) и
давали друзьям, чтобы они прогревали его около лампочки для того,
чтобы наблюдать как чудесным образом появляется сообщение, Вы
использовали стеганографию.
При использовании стеганографии в компьютере, Вы прячете сообщение в
другом файле. Такой файл называют "стего файл". Особенность
компьютерной стеганографии в том, что надо выбрать файл способный
скрыть сообщение. Изображения, звуковые, или видео файлы идеальны по
нескольким причинам:
* Эти типы файлов уже сжаты алгоритмом. Например, .jpeg, .mp3, .mp4,
и .wav форматы - всё это примеры алгоритмов сжатия.
* Эти файлы достаточно велики, что облегчает задачу, для нахождения
участков способных скрыть какой-либо текст.
* Эти файлы замечательно скрывают. То есть, некоторые люди прячут
текстовое сообщение, которое должно быть скрыто в изображении или
аудио клипе. Если стеганографическая утилита делает своею работу
хорошо, пользователь не обратит внимания на различие в качество
изображения или звука, даже если некоторые биты изменены для того,
чтобы скрыть сообщение.
Если Вы новичок в стеганографии, Вы можете найти интересные статьи на
сайте Steganography and Digital Watermarking (http://www.jjtc.com/Steganography).
Прежде, чем мы начнем построение порта, Вы должны понять, что можно
зашифровать сообщение прежде, чем оно будет спрятано в файле. В
зависимости от Вашего географического положения, Вы можете быть
ограничены законодательством относительно силы криптопротоколов, или
возможно шифрование вообще запрещено. Примеры Вы можете найти на сайте
http://www.outguess.org/
Порт outguess состоит из нескольких утилит, которые я продемонстрирую.
Не все они связаны непосредственно со стеганографией, некоторые
использованы, для манипуляции .jpeg изображениями. Вы можете найти
больше информации об этих утилитах в http://JPEGclub.org
Давайте построим порт:
$ cd /usr/ports/security/outguess
$ make install clean
Существует неплохая документация на outguess и сопутствующие утилиты.
Порт установит /usr/local/share/doc/README, а также страницы man для
следующих утилит: outguess, cjpeg, djpeg, jpegtran, rdjpgcom, и
wrjpgcom. Наконец, существует персональная страница проекта
outguess project home page (http://www.outguess.org/).
Поскольку набор приложений outguess первоначально создавался для
работы с .jpeg образами, Вы можете найти ]JPEG FAQ (http://www.faqs.org/faqs/jpeg-faq)
и Compression FAQ (http://www.faqs.org/faqs/compression-faq),
полезные для того, чтобы быстро начать работу.
Я начну с rdjpgcom и wrjpgcom утилит. Знали ли Вы, что стандарт JPEG
содержит COM, или блок комментариев, включаемый в .jpeg изображение?
Когда я впервые узнал это, я просто умирал от любопытства, какие
скрытые комментарии содержат файлы .jpeg на моём винчестере. К
счастью, у меня было средство rdjpgcom, так что я мог прочитать
комментарии моих JPG:
$ cd ~/images
$ rdjpgcom pic1.jpg
$ rdjpgcom pic2.jpg
Я был несколько разочарован, когда узнал, что большинство моих
.jpeg-ов совсем не имели сообщения. Только в одном оно сообщало, что
изображение было создано используя "VT-Compress (tm) Xing Technology
Corp." а в другом, что это "Created with The GemMP". К счастью, я мог
изменить эту ситуацию используя утилиту wrjpgcom, чтобы записывать
свои собственные комментарии в JPG:
$ wrjpgcom -comment "This picture was taken on my June 2003 canoeing trip" pic1.jpg > pic1a.jpg
Убедитесь, что Вы даете свежепрокомментированному файлу другое имя,
или Вы закончите с пустым исходным файлом.Теперь, если я проверю
результаты:
$ rdjpgcom pic1a.jpg
Created with The GemMP
This picture was taken on my June 2003 canoeing trip
Интересно, что если я использую команду file, она выдаст исходный
комментарий, созданный GemMP, а не тот, который добавил я.
Если я хочу удалить предыдущий комментарий GemMP, мне нужно
использовать ключ -replace вместо ключа -comment.
Если я взгляну на изображения, например с помощью gimp, я не увижу
между ними никакой разницы. Давайте поищем другие различия:
$ ls -l pic1*
-rw-r--r-- 1 dlavigne6 wheel 6817 Nov 15 14:36 pic1.jpg
-rw-r--r-- 1 dlavigne6 wheel 6873 Nov 15 14:36 pic1a.jpg
Что-ж, файл с комментариями несколько больше. А вот утилита file не
показывает никакой разницы:
$ file pic1* pic1.jpg: JPEG image data, JFemF standard 1.01,
resolution (DPem), "Created with The GemMP", 72 x 72
pic1a.jpg: JPEG image data, JFemF standard 1.01, resolution (DPem),
"Created with The GemMP", 72 x 72
Прячем больше данных
Давайте, продолжим развитие этой идеи и спрячем в .jpeg файле полный
текстовый файл. Скажем, я хочу спрятать рецепт печенья с шоколадными
крошками моей бабушки. Сейчас он находится в cookie.txt:
$ ls -l cookie.txt
-rw-r--r-- 1 dlavigne6
wheel 296 Nov 15 14:56 cookie.txt
У меня также есть фотография моей бабушки, которая и дала мне этот
рецепт, когда она была много моложе:
Давайте посмотрим, что случиться, если я спрячу рецепт в изображении:
$ outguess -k "don't worry, the recipe is safe" -d
cookie.txt gramma.jpg grandma.jpg
Давайте взгянем на синтаксис. За ключом -k следует кодовая фраза,
ограниченная двойными кавычками. Мне нужно запомнить её, если я хочу в
будущем извлечь этот рецепт. Затем я использовал ключ -d, чтобы
указать имя файла, который будет скрыт (cookie.txt), затем имя файла в
котором мы будем скрывать (gramma.jpg), и имя нового стего файла
(grandma.jpg). Когда я ввёл эту команду, я получил следующий вывод:
Если теперь я открою оба .jpeg файла и поставив их бок-о-бок, буду
сравнивать, мне будет трудно найти различия между ними. Это вполне
ожидаемо, поскольку файл, который мы прячем, очень мал (296 bytes) по
сравнению с файлом-контейнером (50873 bytes). Забавно, но размер
нового изображения меньше оригинального:
$ ls -l grandma.jpg
-rw-r--r-- 1 dlavigne6 wheel 50415 Nov 15 15:04 grandma.jpg
Извлечение скрытого файла
Чтобы извлечь скрытый файл, мне понадобится ключ -r:
Нужно использовать тот же ключ или кодовую фразу, которая была
использована при скрытии сообщения. Если я прочитаю получившийся файл
test.txt, то увижу рецепт в целости и сохранности.
Утилита outguess скрывает сообщения в файлах .jpeg, .ppm, и .pnm. Если
у Вас есть изображение .bmp в котором Вы хотите спрятать файл,
используйте утилиту cjpeg, для преобразования его в .jpeg:
$ cjpeg santa.bmp > test.jpeg
На мой невооруженный взгляд оба файла в gimp выглядят одинаково.
Теперь я могу использовать этот файл .jpeg с утилитой outguess.
Утилита djpeg, что неудивительно, преобразует файл обратно; из .jpeg в
любой требуемый формат:
Обе утилиты имеют несколько ключей, позволяющих контролировать
качество изображения. Подробности смотрите в их man страницах.
Последняя утилита из набора outguess, это jpegtran которая преобразует
.jpeg из, скажем, ландшафтной ориентации в портретную. К примеру, ключ
-flip horizontal создаст зеркальное изображение. То есть, то что на
изображении было слева, станет справа:
Справочные страницы (man) содержат другие ключи для поворотов и
отображений изображений .jpeg.
steghide
Перейдём ко второму порту, утилите steghide (http://steghide.sourceforge.net/):
$ cd /usr/ports/security/steghide
$ make install clean
Эта утилита устанавливает man steghide, равно как и информацию в
/usr/local/share/doc/steghide/README.
Мне нравится outguess, поскольку с ним идут утилиты для манипуляций с
.jpeg файлами. Мне нравится steghide, поскольку, при несколько более
значительном синтаксисе, он поддерживает больше файловых форматов
(.jpeg, .bmp, .wav, и .au), и позволяет задать алгоритм шифрования.
Снова прячем рецепт
Взгляните что получится, если я спрячу этот рецепт в .wav файл:
Эти ключи имеют следующие значения, для определения трёх типов файлов,
как Вы помните:
* -cf coverfile, файл-контейнер
* -ef embedded file
* -sf stegofile
Если я прослушаю оба файла, как файл-контейнер, так и стего-файл, в
xmms, я не смогу услышать разницу в качестве звучания. Во всяком
случае я никогда не находил большой разницы в .wav файлах.
Снова извлекаем рецепт
Когда я захочу извлечь рецепт из стего-файла, я использую утилиту
extract:
$ steghide extract -sf new.wav
Enter passphrase:
wrote extracted data to "cookie.txt".
Или так:
$ steghide extract -sf new.wav -xf secret.txt
Enter passphrase:
wrote extracted data to "secret.txt".
В первом случае, рецепт будет извлечен в файл с тем же именем, как и
скрывался, во втором, я задаю новое имя для извлечения.
Прочие дополнения - steghide
Команда steghide info очень полезна. Она сообщает, содержит ли файл
скрытые данные (но насколько я знаю, только в файлах, созданных
steghide):
$ steghide info new.wav
"new.wav":
format: wave audio, PCM encoding
capacity: 1.9 KB
Try to get information about embedded data ? (y/n) y
Enter passphrase:
embedded file "cookie.txt":
size: 296.0 Byte
encrypted: rijndael-128, cbc
compressed: yes
Обратите внимание, что алгоритм шифрования по умолчанию - Rijndael,
так же называемый AES, 128 бит. Чтобы посмотреть, какие ещё
шифровальные алгоритмы доступны, делаем так:
Ух ты, сколько поддерживаемых алгоритмов. Чтобы выбрать другой
алгоритм, просто используйте ключ -e в конце команды embed. В этом
примере я выберу blowfish:
Как только стего-файл будет создан, я дважды проверю, как оно
сработало:
$ steghide info new.wav
"new.wav":
format: wave audio, PCM encoding
capacity: 1.9 KB
Try to get information about embedded data ? (y/n) y
Enter passphrase:
embedded file "cookie.txt":
size: 296.0 Byte
encrypted: blowfish, cbc
compressed: yes
Вывод
Надеюсь, это поможет Вам начать пользоваться стеганографическими
утилитами. Единственный вопрос, который Вы можете себе задать вопрос -
зачем мне всё это? Может быть для того, чтобы хранить пароли. Все мы
знаем, что для разных задач нужны разные пароли. К примеру, Вам нужны
пароли для доступа к компьютеру, для электронной почты, для
электронного банкинга, и ещё для аккаунта на web-сервере. Очень удобно
хранить их все в текстовом файле, защищенном паролем, и спрятанном в
том месте, где его никто и не подумает искать.
А теперь, о чем Вы думаете, когда видите изображение или звуковой
файл?
От редактора: разумеется, о женщинах. Мы ведь всегда о них думаем:-)
Dru Lavigne is an instructor at Marketbridge Technologies in
Ottawa and the maintainer of the Open Protocol Resource (http://www.isecom.org/).
Vova
