Steganographie/ F5. Beispiel für steganografisches Verfahren F5 von Andreas Westfeld, TU Dresden
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- Emil Bösch
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1 Steganographie/ F5 Beispiel für steganografisches Verfahren F5 von Andreas Westfeld, TU Dresden [AW1] os.inf.tu-dresden.de/~westfeld/publikationen/f5.pdf [AW2] tu de/papers ps/westfeld pdf F5 ein steganographischer Algorithmus - Hohe Kapazität trotz verbesserter Angriffe 152
2 Steganographie/ F5 Trägersignal: JPEG-Bild Wandlung Statistik Häufigkeit Koeffizient Illustrationen aus [AW1] 153
3 Steganographie/ F5 Einbetten in JPEG-Koeffizienten LSB-Verfahren Positive Koeffizienten werden erniedrigt, negative Koeffizienten werden erhöht 0-Koeffizienten i werden übersprungen Illustration aus [AW1] 154
4 Steganographie/ F5 Einbetten in JPEG-Koeffizienten Permutation der Blöcke führt zur Verteilung der Nachricht über Bild hinweg Schlüsselabhängig Folge: Keine Häufungen der Änderungen am Anfang des Bildes Original Permutation Einbetten Inverse Permutation Illustration aus [AW1] 155
5 Steganographie/ F5 Matrix-Kodierung der Nachricht Einbetten mehrerer Bits mit minimalen Änderungen Herkömliches Einbetten Sequenz 10 Bit Gruppe Markiert Matrix-Einbetten mit zwei Gruppen AB, ebenfalls 10 Bit Gruppe A B AB Parity A: 0 Parity B: 1 Markiert Parity A: 1 Parity B: 0 Veränderung von nur einem Bit Multimedia Sicherheit, Martin Steinebach Vorlesung TUD SS08 156
6 Steganographie/ F5 Matrix-Kodierung der Nachricht Tabelle der Effizienz aus [AW2] Einbetten von k Bits durch Änderung eines von n=2^k-1 Bits Effizienz i = Durchschnittlich h h eingebettete t Bits pro verändertes Bit 157
7 Steganographie/ F5 Erfolgreicher Angriff Ziel bei Steganographie: Nachweis einer Nachricht nicht Zerstören oder Auslesen der Nachricht Steganalysis of JPEG Images: Breaking the F5 Algorithm Jessica Fridrich, Miroslav Goljan, Dorin Hogea Prinzip: Erkennen von Unregelmäßigkeiten im Histogramm Originalhistogramm möglichst gut abschätzen Durch Errechnen des Histogramms von einer um vier Spalten verschobenen Kopie Mit vorliegendem Histogramm vergleichen Bei großen Unterschieden auf Einbettung schließen 158
8 Steganographie/ F5 Grafik aus 159
9 Steganographie/ Wie sicher ist Steganographie? Was meinen wir jetzt mit sicher? Vertraulich: Ja, wenn man Geheimnis des Auslesens nicht kennt Authentizität: Symmetrisch Geheimnis gleicht einem Schlüssel Integrität?
10 Steganographie/ Wie sicher ist Steganographie? Steganographie ermöglicht eine vertrauliche und unverdächtige Kommunikation. Steganographie kann durch automatisches leichtes Stören von C oft unterbinden Steganographie hat das gleiche Problem wie die Symmetrische Verschlüsslung Der naive Schlüsselraum ist sehr begrenzt 161
11 Steganographie/ Wie sicher ist Steganographie? Der naive Schlüsselraum ist sehr begrenzt Wenn es nur um das Geheimnis, wie Informationen eingebettet wird, geht Erweiterung: Verknüpfung mit Kryptogaphie M wird verschlüsselt Nicht jeder möglicher Punkt wird genutzt, sondern nur die pseudozufällig gezogenen
12 Steganographie/ Wie sicher ist Steganographie? Was kann gegen die einfache Störung / das einfache Entfernen unternommen werden? Redundanz Fehlerkorrigierende i Codes Stärkere Änderung des Originals Höhere Bitwerte (Im LSB-Beispiel) Dadurch erzeugen wir ROBUSTHEIT 163
13 Steganographie/ Überleitung Wasserzeichen Herausforderung Mediensicherheit: Urheberschutz Macht hier Steganographie Sinn? Ja, wenn man zum Beweis der Urheberschaft einen Schlüssel zückt und mit ihm eine Information aus dem Medium extrahiert Aber: K muss sicher sein M muss schwer aus C entfernbar sein 164
14 Digitale Wasserzeichen/ Einordnung Wasserzeichenverfahren Schutz durch Integration von Informationen direkt in das Datenmaterial selbst Anwendung von steganographischen Techniken (geheime Nachrichten sozusagen unsichtbar machen) Für Bild, Video, Audio, 3D Kryptologie Kryptographie Data Hiding Vertraulichkeit Authentizität ti ität Steganographie Digitale Wasserzeichen Integrität Authentizität Nichtabstreitbarkeit Vertraulichkeit Integrität 165
15 Digitale Wasserzeichen/ Definition und Terminologie Digitales Wasserzeichen: transparentes, nicht wahrnehmbares Muster (Signal) Muster/Signal repräsentiert die eingebrachte Information, meist Zufalls- Rauschsignal (pseudo-noise signal) Präsenzwasserzeichen oder Codierung von Informationsbits besteht in Analogie zur Steganographie aus: Einbettungsprozeß E: Watermark Embedding CW=E(C, W, K) Abfrageprozeß/Ausleseprozeß R: Watermark Retrieval W=R(CW, K)» K=Key (Schlüssel)» W=Watermark (eingebrachte Information)» C=Cover (Trägersignal)» CW= watermarked Cover ( markiertes Trägersignal) 166
16 Digitale Wasserzeichen/ Klassifizierung: Anwendungsgebiet Verfahren zur Urheberidentifizierung (Authentifizierung): Copyright Watermarks Verfahren zur Kundenidentifizierung (Authentifizierung): Fingerprint Watermarks Verfahren zur Annotation des Datenmaterials: Caption Watermarks Verfahren zur Durchsetzung des Kopierschutzes oder Übertragungskontrolle: Copy Control Watermarks oder Broadcast Watermarks Verfahren zum Nachweis der Unversehrtheit (Integritätsnachweis): Integrity Watermark/ Verfication Watermarks 167
17 Digitale Wasserzeichen/ Klassifikation nach Eigenschaften Robustheit (robuste und fragile) Security (gezielte Angriffe, Invertierbarkeit) Detektierbarkeit (verdeckte Kommunikation) Wahrnehmbarkeit (Transparenz) Komplexität (blinde/nicht blinde) Kapazität (ein oder mehrere Info-Bits) Geheime/Öffentliche Verifikation (privat, public) Invertierbarkeit Konkurrenz der Parameter 168
18 Digitale Wasserzeichen/ Abgrenzung: Sichtbare Wasserzeichen deutlich sichtbares Symbol im Bild Fernsehrsender: Logo in oberen Ecke Bilddatenbanken + 169
19 Beispiel Wasserzeichen: Digimarc 170
20 Beispiel Wasserzeichen - Zoom 171
21 Beispiel Wasserzeichen - Differenz 172
22 Beispiel Wasserzeichen - Differenz Original Markierte Kopie Unterschied (verstärkt) 173
23 Anwendungsgebiete: Kopierschutz Beispiel SDMI - Secure Digital Music Initiative: Kunde W Z W Z W Z CD Markierte CD Ladenverkauf SDMI Lied.mp3 kann nicht wiedergegeben werden SDMI Player Int ternet Lied.mp3 mit WZ W Z Im Computer: MP3-Kodierung 174
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