Классификация стегосистем

По аналогии с криптографическими системами, в стеганографии различают системы с секретным ключомисистемы с открытым ключом.

В стеганографической системе с секретным ключомиспользуется один ключ, который должен быть заранее известен абонентам до начала скрытого обмена секретными сообщениями либо переслан по защищенному каналу.

В стегосистеме с открытым ключомдля встраивания и извлечения тайного сообщения используются разные ключи, причем вывести один ключ из другого с помощью вычислений невозможно. Один из ключей (открытый) может передаваться свободно по незащищенному каналу связи, а второй, секретный ключ, — по защищенному каналу. Данная схема хорошо работает при взаимном недоверии отправителя и получателя.

Учитывая все многообразие стеганографических систем, сведем их к следующим типам: безключевым стегосистемам,системам с секретным ключом,системам с открытым ключомисмешанным стегосистемам.

Безключевые стегосистемы

Для функционирования безключевых стегосистемне требуется никаких дополнительных данных в виде стегоключа помимо алгоритма стеганографического преобразования.

Определение 20.1

Совокупность =C,М,D,E, где С — множество возможных контейнеров; М — множество секретных сообщений, |C||М|; E: CMС и D: CM — функции сокрытия и извлечения сообщения из контейнера, причем D(E(c,m))=m для любых mМ и сС, называется безключевой стегосистемой.

Из определения следует, что безопасность безключевых стегосистем основана на секретности используемых стеганографических преобразований EиD. Это противоречит основному принципу Керкхоффса для систем защиты информации. Действительно, если предположить, что противник знает алгоритмыEиD, которые используются для скрытой передачи информации, то он способен извлечь любую скрытую информацию из перехваченных стеганограмм.

Зачастую для повышения безопасности безключевых систем, перед началом процесса стеганографического сокрытия предварительно выполняется шифрование скрываемой информации. Ясно, что такой подход увеличивает защищенность всего процесса связи, поскольку это усложняет обнаружение скрытого сообщения. Однако, “сильные” стеганографические системы, как пра­вило, не нуждаются в предварительном шифровании скрываемых сообщений.

Стегосистемы с секретным ключом

Следуя закону Керкхоффса, безопасность системы должна основываться на некоторой секретной информации, без знания которой нельзя извлечь из контейнера секретную информацию. В стегосистемах такая информация называется стегоключом. Отправитель, встраивая секретное сообщение в выбранный контейнерс, использует секретный стегоключk. Если используемый в стеганографическом преобразовании ключkизвестен получателю, то он сможет извлечь скрытое сообщение из контейнера. Без знания такого ключа любой другой пользователь этого сделать не сможет.

Определение 20.2

Стегосистемой с секретным ключомназывается совокупность=C,М,К,D,E, гдеС— множество возможных контейнеров;М— множество секретных сообщений, причем|C||М|;К— множество секретных ключей;E_К:CMКСиD_К:CКM— стеганографические преобразования со свойствомD_К(E_К(c,m,k),k)=mдля любыхmМ,сСиkK.

Данный тип стегосистем предполагает наличие безопасного канала для обмена стегоключами.

Иногда стегоключ kвычисляют с помощью секретной хеш-функцииHash, используя некоторые характерные особенности контейнера:k = Hash (особен­ности контейнера). Если стеганографическое преобразованиеЕне изменяет в результирующей стеганограмме выбранные особенности контейнера, то получатель также сможет вычислить стегоключ (хотя и в этом случае защита зависит от секретности функцииHash, и таким образом, снова нарушается принцип Керкхоффса). Очевидно, что для достижения адекватного уровня защиты, такую особенность в контейнере необходимо выбирать очень аккуратно.

В некоторых алгоритмах при извлечении скрытой информации дополнительно требуются сведения об исходном контейнере или некоторых других данных, которые отсутствует в стеганограмме. Такие системы представляют ограниченный интерес, поскольку они требуют передачи первоначального вида контейнера, что эквивалентно традиционной задаче ключевого обмена. Подобные алгоритмы могут быть отмечены как частный случай стегосистем с секретным ключом, в которых K=CилиK=CK', гдеK'— означает дополнительный набор секретных ключей.