Стеганографические водяные знаки (СВЗ) (Stego Watermarking)

В отличие от ЦО, СВЗ подразумевает наличие одинаковых меток для каждой копии контейнера. В частности СВЗ можно использовать для подтверждения авторского права. Например, при записи на видеокамеру можно в каждый кадр вкраплять информацию о времени записи, модели видеокамеры и/или имени оператора видеокамеры.
В случае если отснятый материал попадет в руки конкурирующей компании, вы можете попытаться использовать СВЗ для подтверждения авторства записи. Если ключ держать в секрете от владельца камеры, то с помощью СВЗ можно подтверждать подлинность фото и/или видео снимков. Кстати, наш коллега по цеху, Дмитрий Витальевич Скляров, успешно поломал стеганографию на некоторых моделях камеры Canon. Проблема правда была аппаратной, саму стеганку Дмитрий Витальевич не трогал, тем не менее он стеганографически «доказал» подлинность Сталина с iPhone'ом.

Фотография Сталина с iPhone'ом, сделанная Д.В. Скляровым (с корректным СВЗ)

Скрытая передача данных (СПД)

Это «классическая» цель стеганографии, известная со времен Энея Тактика (Αινείας ο Τακτικός, см его труд, содержащий простые стеганографические приемы: «О перенесении осады»). Задача — передать данные так, чтобы противник не догадался о самом факте появления сообщения.

В современных русскоязычных работах, посвященных стеганографии, часто используется термин ЦВЗ (Цифровые водяные знаки). Под этим термином подразумевают то СВЗ, то ЦО. (А иногда СВЗ и ЦО одновременно, да еще в одной статье!) Тем не менее при реализации ЦО и СВЗ возникающие проблемы и задачи принципиально различные! Действительно, СВЗ на всех копиях электронного документа одинаков, а ЦО на всех копиях документов различен. По этой причине, например, атака сговором принципиально невозможна в СВЗ! Хотя бы по этой причине следует различать СВЗ и ЦО. Всех, кто собирается работать в области стеганографии, настоятельно советую не употреблять термин ЦВЗ в своей речи.

Данная, казалось бы очевидная мысль, до сих пор у многих вызывает недоумение. Аналогичную точку зрения о необходимости различать СВЗ и ЦО высказывали такие небезызвестные в узких кругах «стеганографы», как Кашен (Cachin), Петикола (Petitcolas), Каценбейзер (Katzenbeisser).

Для каждой из этих трех целей следует разрабатывать свои собственные критерии стойкости стеганографической системы и формальные информационно-теоретические модели для их достижения, т.к. смысл применения стеганографии различен. Про фундаментальное отличие СВЗ и ЦО написано выше. Но может быть имеет смысл объединить СПД с ЦО или с СВЗ? Нет! Дело в том, что смыслом СПД является сама скрытая передача данных, а ЦО и СВЗ предназначены для защиты самого контейнера. Более того, сам факт наличия ЦО или СВЗ может не быть тайным, в отличие от большинства задач для СПД. В частности, по этой причине говорить о возможности построения совершенной стегосистемы (по Кашену) для реализации ЦО или СВЗ для большинства практических задач не имеет никакого практического смысла.

Международный журнал Springer: Information Hidding вообще предлагает под стеганографией называть только СПД, так как ЦО и СВЗ не требуют сокрытия самого факта передачи данных. Например, вы знаете, что купюра в 100 рублей защищена. Некоторые механизмы вам известны, некоторые известны только специалистам, а некоторые содержат государственную тайну. Но сам факт о том, что существуют некие секретные механизмы всем известны; неизвестно только каким образом и какие именно технологии дополнительно защищают бумажную купюру…

Называние стеганографией только цель СПД в журнале Springer кажется разумным, но русскоязычный термин "Информационное сокрытие" в отечественных статьях и диссертациях пока не прижился. Поэтому в данной работе под термином Springer'а Information Hiding будем подразумевать всю стеганографию, а под термином Springer'а steganography будем подразумевать только одну цель стеганографии — СПД.

Практическое применение стеганографии

Обсудив цели, перейдем к практическим применениям. Я нашел 15 задач, для которых может быть актуальна стеганография. Если вы с чем-либо несогласны или я что-либо упустил, то буду рад вашим замечаниям! Смело пишите!

Незаметная передача информации (СПД)

Самое очевидное, что первое приходит на ум. В отличие от криптографических методов (которые тайны, но не скрытны), стеганография может применяться как метод незаметной передачи информации. Это составляет «классическое практическое применение» стеганографии, поэтому данная цель — на первом месте.

Скрытое хранение информации (СПД)

Данная цель стеганографии во многом похожа на предыдущую. Только в данном случае стеганография используется не для передачи, а для хранения какой-либо информации, обнаружение самого факта наличия которой (пускай хоть даже в зашифрованном виде) пользователю нежелательно. Очевидно, что данная задача реализуема на носителях данных, но не в каналах связи. Причем избыточность на многих носителях может быть невероятно большой. Например общий объем данных (с учетом кодов RLL), которые можно записать на CD диск составляют 1828 Мб данных. Это огромная избыточность, которую можно использовать для сокрытия данных!

Если бы Гена Рыжов из фильма }{0ТТ@БЬ)Ч подумал бы об этом и не поленился бы немножко попаять и попрогать, то он вряд ли хранил бы CD'шки с «компрометирующим» ПО в горшке из под кактуса. Я думаю хакер Геннадий просто бы вкраплял данные в ECC оптических дисков, а сами диски с фотографиями котиков хранил бы в открытую! Согласитесь, это гораздо лучше горшка из под кактуса! :)

Недекларированное хранения информации (СПД)

Многие информационные ресурсы позволяют хранить данные только определенного вида. Например портал YouTube позволяет хранить только видеоинформацию в форматах MOV, MPEG4, AVI, WMV, MPEG-PS, FLV, 3GPP, WebM. Однако можно использовать стеганографию для хранения данных в других форматах. Не спорю, что в условиях существования различных ресурсов наподобие Yandex Disk, данная цель может показаться странной. Скорее всего практической значимости и нет; только just4fun и забавная курсовая для студента.

Однако сайт hid.im позволяет пользователям скрывать файлы .torrent внутри изображений PNG. Вот как прокомментировал Майкл Наттом (Michael Nutt), создатель проекта:

Это попытка сделать торренты более живучими. Разница в том, что нет больше нужды именно в индексирующем сайте, чтобы хранить ваш торрентовый файл. Многие форумы дозволяют закачку картинок, но более никаких других типов файлов
(@Mithgol Hid.im преобразует торренты в изображения PNG)

Есть так же проект StegTorrent, который в отличие от онлайн-сервиса hid требует установки.

В феврале 2015 года в Хакере опубликовали заметку "Десятки тысяч баз MongoDB доступны через интернет". В принципе данные «косяки», помимо прочего, можно использовать для недекларированного хранения данных. (Еще один аналог горшка с кактусом?)

Десятки тысяч баз MongoDB доступны через интернет (Хакер, 12.02.2015)