Завдання:

1. Отримати у викладача згідно з варіантом приклад текстового файлу, зашифрованого шифром Цезаря.

2. Створити програму, що реалізує метод крипто аналізу на основі частотного аналізу шифрованого тексту.

3. Підготувати і захистити звіт.

Лабораторна робота №4 Організація стегоканалу в bmp-файлі

Мета роботи: ознайомитися з поняттям стеганографії та проаналізувати можливості організації стегоканалу в ВМР-файлі

Теоретичні відомості

Стеганографія - метод передачі інформації, що приховує саме факт самої передачі інформації. Головна відмінність стеганографії від криптографії, де криптограф точно може визначити чи є передане повідомлення зашифрованим текстом, полягає в можливості вбудовувати секретні повідомлення у відкриті повідомлення так, щоб неможливо було запідозрити існування вбудованого таємного послання. Слово "стеганография" у перекладі із грецького буквально означає "тайнопис" (steganos - секрет, таємниця; graphy - запис). Стеганографія містить у собі безліч секретних засобів зв'язку, таких як невидиме чорнило, мікрофотознімки, умовне розташування знаків, таємні канали й засоби зв'язку на плаваючих частотах і т.д.

Бурхливий розвиток обчислювальної техніки й нових каналів передачі інформації сприяє появі нових стеганографічних методів, в основі яких лежать особливості подання інформації в комп'ютерних файлах, обчислювальних мережах і т.п. Тому останнім часом з'явився новий напрямок стеганографії - комп'ютерна стеганографія.

Комп'ютерна стеганографія - це приховання повідомлення або файлу в іншому повідомленні або файлі. Наприклад, стеганографи можуть сховати аудіо-або відеофайл в іншому інформаційному або навіть у великому графічному файлі. Процес стеганографії можна розділити на кілька етапів.

1. Вибір інформаційного файлу. Першим етапом у процесі стеганографії є вибір файлу, якому необхідно сховати. Його ще називають інформаційним файлом.

2. Вибір файлу-контейнера. Другим етапом у процесі стеганографії є вибір файлу для приховання інформації. Його ще називають файлом-контейнером. У більшості відомих програм по стеганографії говориться, що для приховання інформації, обсяг пам'яті файлу-контейнера повинен десь у вісім разів перевищувати обсяг пам'яті інформаційного файлу. Отже, щоб сховати файл розміром 710КБ, знадобиться графіка обсягом 5600КБ.

3. Кодування файлу. Після того, як обраний файл-контейнер програмне забезпечення по стеганографії вбудовує у нього інформаційний файл.

4. Відправлення прихованого повідомлення по електронній пошті і його декодування. Останнім етапом у процесі стеганографії є відправлення файлу-контейнера з вбудованим інформаційним файлом (по електронній пошті, наприклад) та наступне його декодуваня.

Основні принципи побудови стегосистем:

- криптоаналітик має повний інформацію про стеганографічну систему та деталі її реалізації.

- єдиною інформацією, що залишається невідомою криптоаналітику, є ключ, за допомогою якого тільки його власник може встановити факт присутності й зміст схованого повідомлення; якщо криптоаналітик якимось чином довідається про факт існування схованого повідомлення, це не повинне дозволити йому розшифрувати подібні повідомлення в інших даних доти, поки ключ зберігається в таємниці;

- криптоаналітик повинен бути позбавлений яких-небудь технічних й інших переваг у розпізнаванні або розкритті змісту таємних повідомлень.

- у якості даних може використовуватися будь-яка інформація: текстове повідомлення, зображення, відео- або аудіо-файл, і т.п. Далі будемо використати слово "повідомлення", тому що повідомленням може бути як текст або зображення, так й, наприклад, аудіодані. Для позначення прихованої інформації, будемо використовувати саме термін повідомлення.

Основні терміни й визначення.

Стеганографічна система або стегосистема – сукупність засобів і методів, які використовуються для формування прихованого каналу передачі інформації.

Контейнер – будь-яка інформація, призначена для приховання таємних повідомлень; порожній контейнер – контейнер без убудованого повідомлення; заповнений контейнер – стего-контейнер, що містить вбудовану інформацію.

Вбудоване (приховане) повідомлення – повідомлення, що вбудоване в контейнер.

Стеганографічний канал або просто стегоканал – канал передачі.

Стегоключ (просто ключ) – секретний ключ, необхідний для приховування інформації. Залежно від кількості рівнів захисту (наприклад, вбудовування попередньо зашифрованого повідомлення) у стегосистемі може бути один або декілька стегоключів. Як і у криптографії, за типом стегоключа стегосистеми можна розділити на два типи: із секретним ключем; з відкритим ключем. У стегосистемі із секретним ключем використовується один ключ, що повинен бути визначений або до початку обміну секретними повідомленнями, або переданий по захищеному каналу.

У стегосистемі з відкритим ключем для вбудовування й розшифрування повідомлення використовуються різні ключі, які розрізняються таким чином, що за допомогою обчислень неможливо вивести один ключ із іншого. Тому один ключ (відкритий) може передаватися вільно по незахищеному каналі зв'язку. Крім того, дана схема добре працює й при взаємній недовірі відправника й одержувача.

Вимоги до побудови стегосистемы.

Стегосистема повинна відповідати наступним вимогам:

Властивості контейнера повинні бути модифіковані таким чином, щоб зміну неможливо була виявити при візуальному контролі. Ця вимога визначає якість приховання впроваджуваного повідомлення: для забезпечення безперешкодного проходження стегоповідомлення по каналу зв'язку воно жодним чином не повинно привернути увагу атакуючого.

Стегоповідомлення повинне бути стійким до спотворень, у тому числі й зловмисних. У процесі передачі зображення (звук або інший контейнер) може зазнавати різних трансформацій: зменшуватися або збільшуватися, перетворювати в інший формат і т.д. Крім того, контейнер може бути стиснуто, у тому числі й з використанням алгоритмів стиску із втратою даних. Для збереження цілісності вбудованого повідомлення, необхідне використання коду з виправленням помилок.

Можна виділити три тісно зв'язаних між собою напрямки стеганографії: приховування даних (повідомлень); цифрові водяні знаки; та цифрові заголовки.

Передача разом з контейнером прихованих даних висуває серйозні вимоги до контейнера: розмір контейнера в кілька разів повинен перевищувати розмір даних, що вбудовують.

Цифрові водяні знаки використаються для захисту авторських або майнових прав на цифрові зображення, фотографії або інші оцифровані твори мистецтва. Основними вимогами, які пред'являються до таких вбудованих даних, є надійність і стійкість до спотворень. Цифрові водяні знаки мають невеликий об’єм, однак, з врахуванням зазначених вище вимог, для їхнього вбудовування використовуються більш складні методи, ніж для вбудовування просто повідомлень або заголовків.

Заголовки використається в основному для маркування зображень у великих електронних сховищах (бібліотеках) цифрових зображень, аудіо- і відеофайлів. У цьому випадку стеганографічні методи використовуються не тільки для забезпечення ідентифікуючого заголовка, але й інших індивідуальних ознак файлу. Вбудовані заголовки мають невеликий об’єм. Вимоги до них також мінімальні: заголовки повинні вносити незначні спотворення та бути стійкіми до основних геометричних перетворень.

Обмеження

Залежно від призначення до стеганографії пред’являються різні вимоги щодо співвідношення між стійкістю вбудованого повідомлення до зовнішніх впливів (у тому числі й стегоаналізу) і розміром самого повідомлення, що вбудовується. Для більшості сучасних методів, що використовуються для приховування повідомлення в цифрових контейнерах, має місце зворотна залежність надійності системи від обсягу даних, що приховуються. Ця залежність говорить про те, що при збільшенні обсягу даних, що вбудовують, знижується надійність системи (при незмінності розміру контейнера).

Методи використання надмірності цифрові фотографії, цифрового звуку й цифрового відео

Молодші розряди цифрових відліків містять дуже мало корисної інформації. Їхнє заповнення додатковою інформацією практично не впливає на якість сприйняття, що й дає можливість приховання конфіденційної інформації

Недоліки: За рахунок введення додаткової інформації спотворюються статистичні характеристики цифрових потоків. Для зниження компрометуючих ознак потрібна корекція статистичних характеристик

Переваги: Можливість схованої передачі великого обсягу інформації. Можливість захисту авторського права, схованого зображення товарної марки, реєстраційних номерів і т.п.

Завдання :

1. Проаналізувавши формат ВМР, створити програму для організації стегоканалу для приховування даних, що в середньому є в 10 раз меншими за розмір файлу.

2. Підготувати та захистити звіт.