STEGANOGRAFIA

STEGANOGRAFIA

Steganografia[1] reprezinta arta și știința de a scrie mesaje ascunse de așa maniera incat, in afara de expeditor si recipient, nimeni sa nu poata suspecta si nici descifra existența mesajului ascuns. Steganografia reprezinta un domeniu larg, cu multiple forme de implementare si aplicabilitați, insa in ce privește securitatea datelor, steganografia se incadreaza in categoria metodelor de securizare prin obscuritate.

In informatica steganografia se manifesta prin ascunderea unor date sau mesaje, prin intermediul altora, modificand subtil conținutul acestora, fara a schimba insa semantica lor originala pentru a nu indica prezența mesajului sau datelor ascunse. Mai exact, folosind steganografia, diverse informații pot fi alterate de așa maniera incat utilizatorii acestora sa nu sesizeze diferența fața de original, și totodata recipientul mesajului ascuns sa poata descifra sau decoda mesajul ce ii este destinat.

Steganografia digitala aduce un aport in privința securizarii si protecției datelor, prin urmatoarele caracteristici:

Obscuritatea
asigura recipientul de faptul ca mesajul ce i-a fost adresat, nu a fost citit sau descifrat de alt utilizator al datelor surogat;

Autenticitatea
datele pot fi considerate autentice de catre destinatar, daca mesajul steganografiat in datele primite este identic cu cel așteptat;

Dreptul de autor

previne ca un anumit utilizator sa iși asume drepturile de creație asupra anumitor informații, prin steganografierea unui mesaj de catre autorul acestora, care mai apoi sa fie folosit pentru a identifica autorul de drept.

STEGANOGRAFIA ȘI CRIPTOGRAFIA

Fundamentala diferența a steganografiei fața de criptografie, consta in faptul ca steganografia protejeaza mesajul prin ascunderea lui fața de ceilalți cititori, alții decat recipientul caruia ii este adresat, fața de criptograma care afișeaza intreaga informație cifrata, și care, oricat de indescifrabila ar fi, atrage atenția și curiozitatea asupra ei.

In ce privește modul de operare al steganografiei, aceasta spre deosebire de criptografie, necesita existența unor date surogat, care sa foloseasca la transmiterea și gazduirea mesajul steganografiat. In ce privește alegerea datelor surogat, aceasta se poate face folosindu-se de structura specifica ale unor formate de fișiere, sau de arhitectura unor protocoalele de transmitere a datelor prin intermediul rețelei. Un exemplu des intalnit de formate surogat pentru mesajele steganografiate, sunt formatele media de stocare a imaginilor, sunetelor sau filmelor. Acestea, datorita marimii lor considerabile, pot ascunde ușor mesaje, fara a da de banuit in privința modificarilor. In principiu, fișierele alese ca surogat pentru mesaje ascunse, trebuie sa indeplineasca urmatoarele condiții: sa prezinte un format cat mai complex cu putința, sa prezinte trape sau modalitați de inserție a mesajelor și sa ocupe dimensiuni considerabile, pentru a nu fi sesizabila inserția unor texte ascunse.

WATERMARKING

Watermarking-ul, sau marcarea transparenta, este operatia de introducere a unei informatii transparente, imperceptibile pentru sistemul auditiv, respectiv vizual numita marcaj watermark in informatia gazda, care poate fi text, semnal audio, imagine statica sau video. Denumirea de watermark provine de la cuvintele din limba engleza water- apa si mark - marcaj si desemneaza un marcaj transparent, invizibil, asemanator transparentei apei.

Steganografia reprezinta o forma de implementare a watermarking-ului, și anume a watermarking-ului imperceptibil, dupa cum vom vedea in prezentarea acestuia de mai sus.

Marcajul contine, in general, informatii despre originea si/sau destinatia informatiei gazda. Desi nu e folosit direct in protectia proprietatii intelectuale, el ajuta la identificarea sursei si destinatarului, fiind util in cazul disputelor privind dreptul de autor sau distribuitor al informatiei.

Teoretic, marcajul trebuie sa protejeze informatia permanent, deci trebuie sa aiba calitatea de a fi robust, astfel incat sa nu poata fi inlaturat din informatia gazda, fara degradarea esentiala a calitații acesteia. Acest marcaj este asemanator unei semnaturi cu observatia ca trebuie sa fie transparent.

Procedeul de marcare transparenta pentru a putea realiza protejarea informatiei, consta din doua operatii:

introducerea marcajului in datele gazda, inainte de transmisie sau stocare;

extragerea marcajului din datele receptionate si compararea marcajului adaugat la emisie cu cel extras la receptie, pentru autentificare, in caz de disputa.

TIPURI DE MARCAJE WATERMARKING

Tehnicile de marcare transparenta existente pot fi clasificate dupa cum urmeaza:

perceptibile

imperceptibile

fragile

robuste

publice

private

Marcajele perceptibile creeaza schimbari sesizabile in semnalul original, atunci cand sunt inglobate, dar nu impiedica semnalul marcat sa comunice mesajul original. Desi marcarea perceptibila nu este atat de raspandita, din moment ce "marcarea" poate fi suparatoare pentru sistemul vizual uman, ea a fost implementata cu succes pentru imagini prin inglobarea unui logo vizibil, care permite ca toate detaliile imaginii sa fie vazute.

Marcajele imperceptibile pot fi, in functie de aplicatie: fragile sau robuste.

Un marcaj fragil este inglobat in semnalul multimedia astfel incat aproape orice transformare nedorita a semnalului marcat va duce la alterarea acesteia, furnizand astfel informatii despre modificari ale semnalului facute cu rea vointa.

In contrast cu marcajele fragile, marcajele robuste sunt inglobate in semnalul gazda astfel incat eliminarea lor sa fie dificil de facut. Acestea trebuie sa fie rezistente impotriva atacurilor intentionate. Un atac este orice fel de modificare a semnalului multimedia marcat care poate afecta calitatea marcajului extras. In cadrul tehnicilor de marcare robuste, se pot defini doua tipuri de sisteme de marcare, publice respectiv, private. Sistemele de marcare publice folosesc pentru detectia respectiv extragerea marcajului, numai semnalul multimedia marcat, precum si o cheie de marcare, si nu au nevoie de semnalul multimedia original. Aceste sisteme sunt mai putin robuste in estimarea marcajului, dar volumul de calcul este mult mai redus. Sistemele de marcare private folosesc pentru detectia si extragerea marcajului atat semnalul multimedia marcat, cat si cel original. Aceste sisteme, desi sunt mai robuste, nu sunt potrivite in aplicatii in care se cere viteza si eficienta, cum ar fi cautari automate in baze de date a produselor multimedia furate.

WATERMARKING PENTRU IMAGINIILE DIGITALE

Multe scheme de marcare transparenta pentru imagini au fost propuse pentru a proteja proprietatea intelectuala intr-o era in care imaginile digitale sunt usor de modificat si pot fi reproduse aproape la perfectie. Intr-un sistem de marcare fragila un semnal (watermark) e inserat in imagine astfel incat probabilitatea de a detecta reproduceri ale imaginii sa fie mare. Watermark-ul e practic invizibil ochiului uman, aceste tipuri de marcari regasindu-se practic in sistemele de autentificare a imaginilor intr-o maniera transparenta pentru utilizatorii lor. Majoritatea marcarilor utilizate sunt in domeniul marcarii robuste insa multe aplicatii ar putea beneficia de pe urma marcarii fragile.

APLICAȚII ALE MARCARII FRAGILE

Un watermark fragil reprezinta un marcaj care e schimbat sau distrus cand imaginea e modificata printr-o transformare liniara sau non-liniara. Marcajele fragile nu sunt potrivite sa intareasca protectia dreptului de autor al imaginilor (copyright); un atacator doreste sa distruga marcajul inserat si marcajul fragil este, prin definitie, usor de distrus. Sensibilitatea lor la modificari conduce la folosirea lor pentru autentificarea imaginilor. Watermarking-ul fragil ajuta in mod special atunci cand cineva este interesat sa verifice daca o imagine a fost modificata dupa ce fost aceasta a fost marcata.

Sistemele de autentificare a imaginilor iși gasesc domenii de aplicatie in drept, comert, aparare nationala si jurnalism. De vreme ce imaginile digitale sunt usor de modificat, un sistem de autentificare sigur e folosit pentru a arata ca nu au aparut falsuri daca credibilitatea imaginii e pusa sub semnul intrebarii.

Exemple comune sunt marcarea imaginilor intr-o baza de date pentru a gasi falsurile, folosirea marcajelor de catre agentiile de stiri pentru a fi sigure ca o imagine nu e modificata sau fabricata pentru a falsifica evenimente si marcarea imaginilor in comert astfel incat cumparatorul sa fie sigur ca imaginile cumparate sunt autentice si in conformitate cu contractul incheiat. Alte situatii cuprind imaginile folosite in salile de judecata, fotografie, jurnalistica, sau imagini folosite in spionaj. Avand in vedere larga lor arie de aplicabilitate, marcarea fragila poate fi cu succes folosita pentru a proteja imaginile folosite in activitațile financiar-contabile.

Scheletul inserarii si detectarii unui marcaj fragil e similar cu a oricarui sistem de marcare. Cheia de marcare e folosita pentru a genera watermark-ul si e un identificator desemnat proprietarului sau imaginii respective. Imaginea originala e tinuta secreta sau poate nici sa nu fie disponibila in unele aplicatii, ca de exemplu camera digitala. Doar imaginea marcata poate fi transmisa, prezentata, sau distribuita. Imaginea originala e perceptual identica cu cea marcata.

Cand un utilizator primeste o imagine el foloseste un detector pentru a evalua autenticitatea imaginii primite. E nevoie si de informatie suplimentara care poate fi cheia de marcare, watermark-ul, imaginea originala sau alte informatii. Detectorul se bazeaza de obicei pe detectia statistica. E de preferat ca detectorul sa afle si locul in care imaginea a fost modificata.

MARCAREA ȘI AMPRENTAREA DIGITALA

O alta metoda de a verifica autenticitatea unei imagini digitale este folosirea unui sistem de amprentare digitala, dupa cum a fost prezentat in secțiunea amprentarii documentelor digitale. O amprenta, un rezumat (digest) al datelor de autentificat se obtine prin utilizarea unei functii de amprentare, sau funcții hash. Pentru autentificare se verifica amprenta rezultata prin comparație cu cea originala. In cazul unei identitați, autenticitatea pozei este confirmata.

Daca scopul marcarii fragile si a amprentarii digitale este similar, sistemele de marcare ofera unele avantaje fata de amprentele digitale, dezavantajul constand in modificarile efectuate asupra imaginii, și anume inserarea marcajelor. Prin faptul ca watermark-ul e inserat direct imaginii nu vom avea nevoie de informatii aditionale pentru verificarea autenticitatii. Astfel, informatia critica necesara pentru autentificari e ascunsa discret si e mai greu de indepartat decat amprenta digitala. Altfel spus, daca pentru majoritatea tehnicilor de watermarking nu este nevoie decat de imaginea in cauza pentru a-i determina autenticitatea acesteia, pentru amprentele digitale este nevoie de amprenta imaginii originale pentru a determina daca imaginea analizata a fost sau nu modificata.

O alta diferența majora este ca amprenta digitala trateaza imaginea ca pe un sir arbitrar de numere (o serie de date) si nu exploateaza structura sa semantica. Sistemele de amprentare sunt capabile sa determine daca imaginea a fost modificata dar nu poate sa caracterizeze și sa localizeze modificarile aduse acesteia. Multe sisteme de watermarking pot chiar "indica" care parte a imaginii marcate a fost atacata si sa determine natura atacului.

CARACTERISTICI SPECIFICE ALE MARCARII IMAGINILOR DIGITALE

Detectia falsului - e cea mai importanta proprietate a marcarii fragile. Se doreste de asemenea sa se observe cat de mult a fost alterata imaginea si unde.

Transparenta perceptuala - marcajul nu trebuie sa fie vizibil la observarea normala sau sa interfereze cu functionalitatea imaginii. In cele mai multe cazuri aceasta se refera la mentinerea calitatilor estetice ale imaginii. Din nefericire nu exista prea multe informatii despre cum afecteaza zgomotul introdus de procesul de marcare alte operatii de procesare.

Independența de original - detectia nu ar trebui sa utilizeze imaginea originala.

Detecția alterarii - Detectorul ar trebui sa localizeze si sa caracterizeze alterarile aduse imaginii marcate.

Localizarea alterarii - watermark-ul trebuie detectat si in caz de decupare a imaginii de exemplu o persoana poate fi interesata de o portiune (fete, oameni) a unei imagini mai mari.

Independența marcajelor - Watermark-urile generate cu chei diferite trebuie sa fie "ortogonale" in timpul detectiei - marcajul inserat intr-o imagine generata folosind o cheie de marcare trebuie sa fie detectata numai furnizand informatia suplimentara corespunzatoare. Orice alta informatie suplimentara ar trebui sa nu reuseasca sa detecteze marcajul.

Secretizarea marcajelor - Cheia de marcare ar trebui sa fie greu de obtinut din informatiile suplimentare - e deosebit de importanta pentru sistemele care au chei distincte de inserare si de detectie.

Precizia marcajului - Inserarea unui marcaj indetectabil de catre persoane neautorizate trebuie sa fie dificila de facut.

Watermark-ul trebuie sa poata fi inserat si in domeniul comprimat - nu e acelasi lucru ca si cand spunem ca marcajul trebuie sa reziste compresiei pentru ca acesta este un atac.