1 / 31

Steganographie/Steganalyse Informationsextraktion aus beschlagnahmten Rechnern

Steganographie/Steganalyse Informationsextraktion aus beschlagnahmten Rechnern. Seminar: Netzwerk, Betriebssystem- und Mediensicherheit. 10.12.2002 Sebastian Stober Sebastian.Stober@web.de Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Übersicht. Stego vs. Krypto Steganographie

fruma
Download Presentation

Steganographie/Steganalyse Informationsextraktion aus beschlagnahmten Rechnern

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Steganographie/SteganalyseInformationsextraktion aus beschlagnahmten Rechnern Seminar: Netzwerk, Betriebssystem- und Mediensicherheit 10.12.2002 Sebastian Stober Sebastian.Stober@web.de Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

  2. Übersicht • Stego vs. Krypto • Steganographie • Zerstörung versteckter Informationen • Steganalyse • 8-Bit- / Graustufen- / Monochrom-Bilder • JPEGs • eine Beispiel-Attacke • Zusammenfassung / Quellen Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  3. Krypto vs. Stego • Kryptographie • Verschlüsseln von Informationen, so daß diese für einen Unbefugten nicht lesbar sind • Steganographie • gr. „verdeckte Kommunikation“ • Verstecken und Übermitteln von Informationen in einem unverdächtigen Träger • Ziel: Existenz einer Kommunikation verbergen • meist Kombination von beiden Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  4. Krypto vs. Stego (2) • Kyptoanalyse • versucht codierte Informationen zu decodieren • Steganalyse • versucht, versteckte Informationen zu • entdecken • extrahieren • zerstören (d.h. unbrauchbar zumachen) Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  5. Steganographie vs. Watermarking • Steganographie • große Blöcke von Informationen • Watermarking • wenig Information • meist redundant über den ganzen Träger verteilt  robuster Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  6. C = p + t C – Träger (Cover) p – wahrnehmbarer (perceptible) Anteil sollte nach Möglichkeit nicht verändert werden t – transparenter Anteil kann versteckte Informationen aufnehmen Ansatz der Steganographie Stegokey(Paßwort) Stego-Objekt (Träger mit der versteckten Nachricht) Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002 Cover Medium (Träger) Stego-Tool zu versteckende Nachricht

  7. Beispiele für Steganographie • unsichtbare Tinten • null ciphers (open codes) • microdots • neue Entwicklung: „genomic steganography“ • Digital, z.B. • Bilder • Audio/Videodateien • ungenutzter Speicherplatz (HD / FD / Header) Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  8. Techniken zur Zerstörung versteckter Informationen • Stego-Objekte nicht abfangen sondern nur die versteckte Information unbrauchbar (unlesbar) machen aktive Attacke im Gegensatz zum passiven Erkennen • Möglichkeiten der Störung • verlustbehaftete Komprimierung wie z.B. JPEG • blur, noise, noise reduction, sharpen, rotate, resample, soften • Überschreiben der versteckten Information: C = p + t C* = p + t*  kein wahrnehmbarer Unterschied zwischen C und C* Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  9. Trade-Off zwischen Kapazität, Unerkennbarkeit und Robustheit Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002 Kapazität Naive Steganographie Digitale Wasserzeichen Sichere steganographische Techniken Unerkennbarkeit Robustheit

  10. Steganalyse-Attacken • stego-only attack • nur das Stego-Objekt ist für die Analyse bekannt • known cover attack • das ursprüngliche Cover-Objekt und das Stego-Objekt sind bekannt • known message attack • die versteckte Nachricht (bzw. ein Teil davon) ist bekannt • untersuche das Stego-Objekt nach korrespondierenden Mustern (sehr schwierig und nahezu äquivalent zur stego-only attack) Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  11. Steganalyse-Attacken (2) • chosen stego attack • das Steganographie-Tool (bzw. der Algorithmus) und das Stego-Objekt sind bekannt • chosen message attack • es wird mit Hilfe eines Algorithmus oder eines Steganographie-Tools ein Stego-Objekt aus einer gewählten Nachricht erzeugt • versuche, übereinstimmende Muster mit dem originalen Stego-Objekt zu finden (und damit einen Hinweis auf den verwendeten Algorithmus bzw. das Steganographie-Tool) • known stego attack • der Algorithmus bzw. das Steganographie-Tool ist verfügbar und beide Objekte sind bekannt Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  12. Techniken zum Entdecken von versteckter Information • Durch versteckte Information: Verzerrung der ursprünglichen Eigenschaften des Bildes • Verfälschung (corruption), Rauschen (noise), starke Farbunterschiede bei benachbarten Pixeln • Pixelumgebungen untersuchen • feststellen, ob Pixel einem Muster folgt oder einem Rauschen ähnelt • Untersuchen der Farbpalette (falls vorhanden) und der Helligkeiten (Luminance) • viele Tools erzeugen Stego-Bilder mit charakteristischen Eigenschaften  Signaturen Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  13. Idee: offensichtliche, sich wiederholende Muster erkennen • durch Vergleich von Cover und Stego-Bild: • known-cover-attack • chosen-message-attack • bei Anwendung auf eine große Menge von Bildern • Signaturen für • die Existenz einer versteckten Nachricht • Hinweis auf verwendetes Tool • Aufbauen einer Knowledge-Base Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  14. 8-Bit RGB und Graustufen/Monochrom-Bilder • Möglichkeiten der Kodierung • in der Farbpalette • Anordnung der Werte oder im LSB wenig Platz und leicht zu zerstören • in den Bildpunkten (Referenzen auf Farbpalette) • Farben nach Häufigkeit geordnet - kleine Veränderungen der Farb-ID können zu großen Veränderungen in der Farbe führen Palette muß sortiert werden oder Verringerung der Farbanzahl (auf z.B. 32) und Erweiterung um bis zu 8 benachbarter Farben • kaum visuelle Veränderung, aber verräterische Palette Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  15. Ein verdächtiges Bild • Auswirkungen auf das Bildrauschen bei der Anwendung von „Hide and Seek“ Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002 (cover) (stego-objekt)

  16. Erkennung: Sortierung der Palette nach Luminance (Helligkeit) Palette-Signatur: S-Tools Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002 (cover) (stego-objekt)

  17. Palette-Signatur: Hide and Seek Version 4.1 und 5.0 (GIF-Format) • alle RGB-Farbwerte sind durch 4 teilbar • bei Graustufenbildern hat Weiß den Wert (252,252,252) • Einschränkung der Bildgröße 4.1 : 320x480 • kleiner: Auffüllen mit schwarzen Rändern • größer: Cropping 5.0 : 320x200, 320x400, 320x480, 640x400, 1024x768 • kleiner/größer: Auffüllen bis zur nächstgrößten Größe Nachricht wird auch in den schwarzen Bereich eingebettet !!! 1.0 für Win95 (BMP-Format) • keine Größenbeschränkung, max. 256 Farben Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  18. Versteckte Informationen im JPEG - Format • JPEG nutzt eine diskrete Cosinus Transformation (DCT) um 8x8 Blocks des Bildes in jeweils 64 DCT-Koeffizienten zu transformieren • versteckte Information wird in die LSB der DCT-Koeffizienten kodiert  Änderung eines DCT-Koeffizienten beeinflußt alle 64 Pixel des Blocks • die Veränderung findet hier im Frequenzbereich statt  keine visuellen Attacken Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  19. Ansatz: Statistische Analyse • Idee: Bilder mit versteckten Daten haben eine höhere Entropie • 1- und 0-Bit sind gleich wahrscheinlich • beim Einbetten von versteckter Information:  „10“  „11“ kommt öfter vor als „11“ „10“  Differenz der DCT-Koeffizienten-Häufigkeiten von "10" und "11" wurde reduziert  Chi-Quadrat-Test • Signaturen  nähere Infos in [5] Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  20. Veränderung der Verteilung der DCT-Koeffizienten Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002 aus [3], Niels Provos & Peter Honeyman

  21. Beispiel: Outguess • entwickelt von Neils Provos (Entwickler von Stegdetect) • Kontra zur statistischen Chi-Quadrat-Attacke • 1. Pass: • gehe per Pseudo-Zufallszahlen (initialisiert durch Paßwort) durch die DCT-Koeffizienten und verändere die LSBs • 2. Pass: • Korrekturen an den Koeffizienten Anpassung des Stego-Bild-Histogramms an das des Original-Covers Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  22. Angriffe gegen Outguess: • ältere Version (0.13b): • verallgemeinerte Chi-Quadrat-Attacke erkennt nicht Outguess 0.2 (neuste Version 2.Okt.2001) • neue Idee: • kodiere eine neue versteckte Nachricht in das Stego-Objekt andere Auswirkungen, als auf das Original-Cover • Original-Cover wird angenähert durch Cropping von 4 Pixeln und Rekomprimieren des Stego-Bildes  nähere Informationen in [4] Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  23. Eine Beispiel-Attacke Daten aus [3] Neils Provos, Peter Honeyman: "Detecting Steganographic Content on the Internet", Februar 2002 • Suche in eBay und USENET nach JPEGs, die versteckte Informationen enthalten • Angriff auf die Tools: • JSteg (Shell) • JPHide • Outguess 0.13b • verwendetes Tool: Stegdetect (Neils Provos)  verwendet die Chi-Quadrat-Attacke Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  24. Eine Beispiel-Attacke (2) • nutzen eigenen Webcrawler "Crawl" • mehr als 2 Mio. Bilder aus eBay Auktionen • 1 Mio. Bilder aus einem USENET Archiv Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002  wahrscheinlich größtenteils False Positives

  25. Eine Beispiel-Attacke (3) • um versteckten Inhalt nachzuweisen muß eine dictionary attack durchgeführt werden  Schlüssel raten • verwendetes Tool: Stegbreak • angesetzt auf die als JPHide erkannten Bilder • für eBay: 850.000 Wörter (verschiedene Sprachen) • für USENET: 1.800.000 Wörter (zusätzlich 4er PINs, kurze Phrasen) • die Stego-Tools verwenden einen Header  nutzbar zur Überprüfung des Paßwortes • verwendete Rechenkraft: • eBay: Cluster mit 60 Knoten  200.000 Wörter/s • USENET: Cluster mit 130 Knoten  max. 870.000 Keys/s Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  26. Eine Beispiel-Attacke (4) • Resultat: Nicht eine versteckte Nachricht wurde gefunden! • Mögliche Gründe: • Steganographie wird im Internet kaum verwendet • Es wurden Bilder aus Quellen untersucht, die nicht zur Übermittlung steganographischen Inhaltes genutzt werden • Niemand verwendet die getesteten Tools • Alle Nutzer der Tools verwenden vorsichtig ausgewählte Paßwörter, die nicht durch eine dictionary attack angreifbar sind Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  27. Zusammenfassung • Das bloße Erkennen, daß eine versteckte Nachricht vorliegt, macht das Ziel der Steganographie zunichte. • Auf Kosten der Robustheit und der Kapazität läßt sich die Unsichtbarkeit erhöhen. • Vorausgesetzt ein Tool ist verfügbar, lassen sich oft Signaturen dafür finden. • Die Entdeckung von Schwächen führt zur Weiterentwicklung der Verfahren. • Neue Verfahren wie das von Outguess sind zwar angreifbar, jedoch wird der Aufwand für die Detektoren zunehmend größer, so daß breite Attacken an der benötigten Rechenkraft scheitern können. • Wird die Existenz einer verstecken Nachricht vermutet, muß diese jedoch noch extrahiert und oft noch dekodiert werden. Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  28. Quellen [1] Information Hiding: Steganography and Watermarking - Attacks and Countermeasures, Neil F. Johnson, Zoran Duric, Sushil Jajodia, Kluwer Academic Publishers, 2000. ISBN: 0-79237-204-2, , Hardcover, approx. 200 pages Homepage of Neil F. Johnson: http://www.jjtc.com [2] Steganalysis of Images Created Using Current Steganography Software, Neil F. Johnson and Sushil Jajodia http://www.jjtc.com/ihws98/jjgmu.html [3] Detecting Steganographic Content on the Internet, Niels Provos and Peter Honeyman, ISOC NDSS'02, San Diego, CA, February 2002. http://www.citi.umich.edu/techreports/reports/citi-tr-01-11.pdf Homepage of Niels Provos: http://www.citi.umich.edu/u/provos/ Homepage of Outguess amd Stegdetect: http://www.outguess.org Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  29. Quellen (2) [4] Attacking the OutGuess, J. Fridrich, M. Goljan and D. Hogea, Proc.of the ACM Workshop on Multimedia and Security 2002, Juan- les-Pins, France, December 6, 2002 http://www.ssie.binghamton.edu/fridrich/publications.html [5] Practical Steganalysis - State of the Art, J. Fridrich, M. Goljan, Proc. SPIE Photonics West, Vol. 4675, Electronic Imaging 2002, Security and Watermarking of Multimedia Contents, San Jose, California, January, 2002, pp. 1-13. http://www.ssie.binghamton.edu/fridrich/publications.html [6] Applications of Data Hiding in Digital Images, Tutorial (PowerPoint slides) for The ISSPA'99 Conference in Brisbane, Australia, August 22-25, 1999. http://www.ssie.binghamton.edu/fridrich/publications.html Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  30. Quellen (3) [7] The Information Hiding Homepage: Digital Watermarking & Steganography http://www.cl.cam.ac.uk/~fapp2/steganography/ [8] Software Sammlung diverse Steganographie- und Steganalyse-Tools http://www.StegoArchive.com [9] Übersicht zum JPEG-Algorithmus www.nt.fh-koeln.de/fachgebiete/mathe/mmpdf/JPEG_8.pdf Sebastian Stober - Steganalyse 10.12.2002

  31. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

More Related