L’Art du Secret

L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 1

Leçon 3Communiquer de façon discrète

14 avril 2011

*L’Art du Secret

Jean-Claude Asselborn

Confidentialité, Discrétion et

Confiancedans la Société de l’Information


* structure générale

14 avril 2011

Leçon 2

Discrétion

Signatureélectroniqu

e

Leçon 4

Paiementélectroniqu

eLeçon 5

Leçon 3

confidentialité

entre partenaire

sLeçon 1dans la

société de l’information

En hommage à

L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète

*Alice et Bob suspects

14 avril 20113

AliceBob

canal non sécurisé de

communication

Tiens, tiens !Ces deux-là chiffrent leur communication.

une affaire ?des terroristes ?

un mauvais coup ?

Comment communiquer sans attirer l’attention ?


Qu’est-ce quela stéganographie

14 avril 2011

*Stéganographie

Monsieur Jean-Claude ASSELBORNUniversité du LuxembourgCampus Limpertsberg162a avenue de la FaïencerieL-1511 Luxembourg

l’art de recouvrirun message

stégano

14 avril 2011L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète

*historique

couvertures

encres invisibles

sur papier

sur oeuf

chevelure

vocabulairecodé

caches dans objets

textes de journaux

marquage de lettres

parties d’échec

tablettes de cire

clous creux

5

L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 6 14 avril 2011

*stéganographie et cryptographie

cryptographie assurer la confidentialité

assurer la discrétion

secret réservé aux détenteurs du code

secret camouflé

stéganographie


Y a-t-il un message caché ?

14 avril 2011

*stéganographie informatiquemessage secret

comprimer

chiffrer

recouvrir

stéganogramme

transmettre

facultatif

facultatif

cléde couverture

cléde chiffrement

couverture


*structure de cette leçon

14 avril 2011

cacher dans un texte

cacher dans du multimédia

brouiller les pistes

1

2

3


un texte peut en

cacher un autre


*chiffres romains

COMMENT CACHER DEL’INFORMATION DANS UN

TEXTE ?

C C CMMM

DD

XL I I V

10010001000

100100 500

501 100010

1 500 5Total: 4367 = 1 0001 0000 1111


*épitaphe de la reine Elisabeth IMy Day Is Closed In Immortality

M

D

I

C

I I

1000+500 +1+100 +1 +1

16031533 – 1603


* stéganographie romantique et poétique

http://www.securiteinfo.com/attaques/divers/steganographie.shtmlhttp://www.bibmath.net/crypto/stegano/litstegano.php3

version complète, consulter19ième siècle

Alfred de Mussset

George Sand

Cher ami,

Je suis très émue de vous dire que j'aibien compris, l'autre jour, que vous aveztoujours une envie folle de me fairedanser. Je garde un souvenir de votrebaiser et je voudrais que ce soitlà une preuve que je puisse être aiméepar vous. ...

Votre poupée


*SOS comprimé et camouflé

Bonjour,Notre voyage s’est très biendéroulé. A bientôt.

Jean Charles

Compter les lettres de chaque motsans les signes de ponctuation ou de séparation

75 6 1 3 4 47 1 7

4 7

longueur impaire = 1longueur paire = 0

11 0 1 1 0 01 1 10 1

1 1 0 1

1 1 0 1

1 0 0 1

S

S

O


*la forme et l’apparence

CACHER LE MESSAGEDANS L’APPARENCE

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

AC EE

L E AA APP E

Times New Roman

Garamond

0

1

0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1


1561 - 1626

*le code de Francis Bacon

http://www.apprendre-en-ligne.net/crypto/stegano/bilitere.html


*caractères invisiblesOn peut cacher del’information en donnantune signification aux espaces, aux tabulations etautres caractères deremplissage non suspects

7

2

5

0

6

3

111010101000110011

3 5 1 4

011 101 001 100


*les programmes informatiques

commentaires

identifiants de variables et de

fichiers

parties ignorées

arrière-porte cachée

calculs superflus

code source visible

code source invisible

programme

Javascript

HTML

XML

java

L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 14 avril 2011

*exemple: camoufler de l‘information dans des

fichiers XML<markup> 0<markup > 1

espace inséré

<?xml version "1.0"?><news><star name="Michael Douglas" /><star name="Jennifer Aniston"/><star name="Jack Dowson"/></news >

0 1

00117


*micro-points

http://www.apprendre-en-ligne.net/crypto/stegano/10francs.html


*stéganographie linguistique

texte à cacher

chiffrementou compression 1010001101010001010111

générateurde texte

règlesde

généra-tion

suite de pilotage

texte artificielgénéré à

partirde la suite

binaire


*messages statistiquement OK

14 avril 201120

AliceBob

Je contrôle systématiquement

tout le trafic

la répartition statistique

correspond bien à un texte, …

… mais la plupart des

mots ne sont pas dans le

dictionnaire ! suspect


*génération par dictionnaire

texte à cacher

chiffrementou compression 10100011010100010101...

extracteurde texte

dictionnairede 216 mots

texte artificielgénéré

ponctuation et

paragraphes

suite de pilotage

blocs de 16 bits

n° mot

mot

suite de

mots

mot

n° 41809

n° 41809


*messages orthographiquement OK

14 avril 201122

AliceBob

texte orthographiqueme

nt OK, mais …

… pas de structure

grammaticale! suspect


*textes à langages artificiels

01100110

générateur dereportage

d’événementsportif

Dupont fait une passe à Durant. ... Bien joué ! ...

01100110générateur despam - mail

Nous pouvons vous proposer une solution à votre problème ...


*approche améliorée

sourcesde mots

constructiond’un dictionnaire

typisé

la facturele cadeaula lettrel’argentRobertMarieJulienAnnedonneenvoie

àverbepersonne objet personne

àverbepersonne objet personne et personne

modèles de phrases3

1

objetobjetobjetobjetpersonnepersonnepersonnepersonneverbeverbe

type mot


*camouflage NiceTexttexte à cacher

chiffrementou compression 10100011010100010101...

extracteurde texte

bits suivants

à camoufle

r

texte artificielgénéré

modèles de phrases

sélectionmodèlephrase

état discours

demande motdu type cherchésélection

mot

dictionnairetypisé

mot

demande phrasesuivante

modèlephrase

mot


*prise en compte d’éléments sémantiques

l’autosynonyme autol’automobilesynonyme autola voituresynonyme autola limousinesynonyme auto

type mot

Les types sont remplacés par des listes de synonymes

Il rejoint la voiture et démarre.

Il rejoint synonyme auto et démarre.

code00011011


*transformation de textes

Il était une fois une

princesse ...

transformateurde

texte

règles linguistiquesde transformation

10100011010100010101...

suite binaire à cacher

texte de baseIl y avait une fois une jolie

fille d’un roi ...

texte transformé


*produit TextHidepassé ; présent

direct ; indirect

synonymes

caractères neutrescapacité: 1: 20 à 1:40

modifier les temps

actif ; passifmodifier la direction

modifier le mode de discours

modifier les mots


*les n ! permutations d’une liste

NiederkornSchiltzZeihen

4 choix3 choix2 choix liste de 4

éléments4.3.2.1 = 24permutations

possibles

A chacune des valeurs 0, 1, ... 23 on peutassocier une permutation prédéterminée de la liste

1 choix

Asselborn

transformateurde liste

13nombre à cacherliste de base


Asselborn

liste transforméeNiederkorn

ZeihenSchiltz

Asselborn


*listes permutées

convertir en base factorielle

format factoriel

générer listepermutée

liste de base

liste permutée

nombre caché

convertir en nombre

format factoriel

générer le format factoriel

liste de base

Alice Bob

message binaire

nombre à cacher

convertir ennombre

message binaire

convertir enmessage


*format factoriel13

20

: 3reste

02

: 4reste

1: 2 reste

613 = 2 * 3! + 0 * 2! + 1 * 1!

(2, 0, 1)

Tout nombre entier peut être représenté de façon unique

en base factorielle

Il faut une liste de longueur 4

stop

quotient

quotient

quotient

format factoriel


*génération de la permutation (2, 0, 1)

AsselbornNiederkornZeihen

012

Asselborn

NiederkornZeihen

01 Zeihen

Niederkorn0 Niederkorn


0123

Asselborn

Schiltz2

0

1


*génération de la forme factorielle

AsselbornNiederkornZeihen

012

NiederkornZeihen

01

Niederkorn0


0123

Asselborn

20

1

AsselbornZeihenNiederkorn

Schiltz

(2, 0, 1)

liste permutée

liste de base


*une parade

AsselbornZeihenSchiltz

0123

Niederkornnom taille

1,821,791,76

1,84

Schiltz

0123

Niederkorn

nomAsselborn

Zeihen

taille

1,761,841,82

1,79trier sur nom

retrier sur taille

Toute liste est

suspecte.Je vais la

réarranger !



14 avril 2011




1

2

3


image, son, film


*perception des couleurs

longeur d'onde [nm]400 440 480 520 560 600 640 680

sensibilité relative

720 760

380 780

infra-rouge

ultra-violet

700546

436

rappel


*représentation de la couleur

ocre

1 pixel en couleur = 3 nombresp.ex. (195; 171; 75)

R: 195 (0 - 255)

G: 171 (0 - 255)

B: 75 (0 - 255)

8 bit

8 bit

8 bit


*coder le bit le moins significatif

0111 00

message secret

image zoomvaleurs des pixels

10

1 1 0 1 11 1

1 1

00 0 0

0 0 0

11

1

1

00

110

1 1 0 11 1

1 1

00 0

0 0

1

000

0011 G

B

R

GB

R

0100 11

011

010

bit le moins significatif

Le changement du dernier bit n’a pas

d’importance sur une échelle de 256

niveaux.


* le dernier bit n’est pas aléatoire

couverture

01111

01 1 0 1

1 11 1

00 0

0 0

1

00

01G

B

R 0 R255 G255 B

une image réduite à ses derniers bits reste

reconnaissable


*un stéganogramme

stéganogramme Un stéganogramme avec des derniers bits aléatoires est

détectable


*partial visual attack

steganogram

here only 50% of the LSBs are used

now detection is more difficult


*hiding a bit in a domain

110

1 1 0 11 1

1 1

00 0

0 0

1

000

0011

10

1 1 0 1 11 1

1 1

00 0 0

0 0 0

11

1

1

00

110

1 1 0 11 1

1 1

00 0

0 0

1

000

0011

10

1 1 0 1 11 1

1 1

00 0 0

0 0 0

11

1

1

00

cover

0111 00

secret message

I1

I2

I3

I4

I5

I6

( ) ( ) (mod 2)jj I

p I LSB c

p(I6) = 0

p(I5) = 1

p(I4) = 1

p(I3) = 0

p(I2) = 1

p(I1) = 10

1

0

p(I1) = 0

p(I3) = 1

p(I4) = 0

011 100

parity of LSBs of the domain

adapt domain parity to message bits


*color palettes

255 153 2550102 153 25510 255 1532204 204 03255 153 04

102 0 255255

R G Bn°

CLUT = Color Look-Up TableGIF : 256 color palette BMP : 2n color palette


*structure of a .bmp filefile header

pixel color references

CLUT

1

2

3

picture parameters

4


*hiding a message in the palette

2 neighbouring CLUT entriesdo not necessarily correspond to comparable colors

1 2 3 4 56 7 8 9 1011121314LSB substitutionmust be adapted

design an initial palette ofonly 128 instead of 256 colorsusing only even CLUT entries

for each color add a very near color in the odd CLUT entries

use classical LSB methods

reorder CLUT in order to have an ordered sequence of comparable colorsor

use classical LSB methods


*JPEG format

8x8 pixelblocks

losslesscompression

quantizationDCT transformation

table

Discrete Cosine Transform


*LSB substitutionLSB substitution has to be adapted

JPEG compression modifies LSBs of the non compressed picture

use LSBs of quantified DCT coefficients

pay attention :don't change value zero coefficients !


*JPEG border effectEach DCT coefficientcontributes to the aspect of all pixels of the block.

Modifications of DCT coefficientsbecome perceptible at the border with theneighbouring blocks !


* detection of border discontinuities

detection ...

...


*examples of programs

runs under Windows

Hide and Seek

runs under DOS

file is hidden under a GIF or BMP cover

S-ToolsJpHide

file is hidden under aGIF or BMP cover

WbStego4

file is hidden under aJPEG cover

run under Windows


*how to avoid statistical steganalysis ?

proceed in 3 steps

1. Analyse cover and find bits that could be changed without modification of the appearance

depends oncover format

2. Select a subset of those bits with a PRNG,in order to hide the message

independent from coverformat

mofidies statisticalproperties of the cover

3. Apply a correcting transformationin order to conserve the initialstatistical properties

depends on cover format

act on unused bits of step 1

PSEUDO-RANDOM NUMBER GENERATOR


153 53 2 159 216 62

27 78 82 234 48 16

63 61 212 216 48 39

254 12 107 148 216 56

3 159 65 126 253 159

38 163 41 77 216 48

52 28 64 196 75 26

76 99 196 33 38 2

45 102 79 21 156 64

19 178 7 48 182 6

*random pixel permutations

PNRG (8, 20) (1,4) (5, 16) (56, 59) (587, 122) …

sead of generator=cover key

78

12

1. generate random couples of numbers 2. conserve couples of comparable, but different color value

3. code 0 by ascending order of color values

4. code 1 by descending order of color values

…10

secret message 153 53 2 159 216 62

27 78 82 234 48 16

63 61 212 216 48 39

254 12 107 148 216 56

3 159 65 126 253 159

38 163 41 77 216 48

52 28 64 196 75 26

76 99 196 33 38 2

45 102 79 21 156 64

19 178 7 48 182 6

153 159153 53 2 159 216 62

27 78 82 234 48 16

63 61 212 216 48 39

254 12 107 148 216 56

3 159 65 126 253 159

38 163 41 77 216 48

52 28 64 196 75 26

76 99 196 33 38 2

45 102 79 21 156 64

19 178 7 48 182 6

216

216

153 53 2 159 216 62

27 78 82 234 48 16

63 61 212 216 48 39

254 12 107 148 216 56

3 159 65 126 253 159

38 163 41 77 216 48

52 28 64 196 75 26

76 99 196 33 38 2

45 102 79 21 156 64

19 178 7 48 182 6182178

advantage :

the secret message is spread all over the cover


*coding of sound files65 536levels

1 second

176 400 bytes per second

44 100 sampleson the left channel

44 100 sampleson the right channel

88 200 bytes 88 200 bytes


*LSB substitution of .wav files

0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0

0 0

0 1

1 0

1 1

possibility of hidingsecret messages !

artifical noise

MSBs must contain 1s,in order to cover the noiseof the signal


*example: AIFF steganogram

1 second of sound = 176 kB

88.200 numbers (16 bit)

22.050 usable numbers

5.600 used numbers

5.600 bit = 700 byte

a third of a text pagecan be hidden into one second of music !

AudioInterchangeFileFormat


*example: MP3 steganogramme

1 second of sound = 16 kB

8.192 numbers (16 bit)

1.024 usable coefficients

256 used numbers

256 bit = 32 byte

only a short sentence can be hidden into a second of MP3 music !


*DVD files

Film 1

Film 2

Film 3

packaging into 1 Gb containers

TOC1

TOC2

TOC3

ID menuesgeneralTOC

TOC = table of contents


*film files

1 Gb container

picturessoundunder-titlesother elements

fast access by table of content


*MPEGframe n° 37 frame n° 41frame n° 39

I PB

reference picture movement vectors of blocks


*performance example6 s film (178 frames, 1 Mb) :

3 sequences : 52 + 53 + 73 frames

type I frames : 3 + 2 + 1 = 6 frames

89 usable frames

a 7 kb message can be hidden into this file !

( Department of Computer Science, Indiana University of Pennsylvania )


* hiding information in subtitles

text of subtitle

subtitles stored as pictures

position

timinginfo

visualappearance


*information hiding in unused space

picturessoundunder-titlesother elements

table of content

small unused blocks



14 avril 2011




1

2

3 brouiller les pistesonion et mixage


*transmission onion

14 avril 2011

m

edestinataire

adressedestinataire

adresse int. 3

e int.3

e int.2

adresse int. 2

e int.1

adresse int. 1


*mixage

14 avril 2011


* vous le saurez la prochaine fois

14 avril 2011

Leçon 2

Discrétion

Signatureélectroniqu

e

Leçon 4

Paiementélectroniqu

eLeçon 5

Leçon 3

confidentialité

entre partenaire

sLeçon 1dans la

société de l’information

Assurer la le 5 mai 2011

L’Art du Secret

Documents

Transcript of L’Art du Secret