ISEGI. Segurança em redes informáticas. Esteganografia Digital. Fernando Jorge Ribeiro Correia

Transcrição

1 ISEGI Segurança em redes informáticas Segurança da informação nas organizações Esteganografia Digital Fernando Jorge Ribeiro Correia

2 1 Objectivos Conhecer o conceito de Esteganografia Digital. Conhecer os tipos de ficheiros multimédia passiveis de serem usados. Aplicar ferramentas para guardar informação sensível para ser transmitida pela INTERNET. 2 Introdução A Esteganografia é a arte e a ciência de escrever mensagens secretas de uma tal forma insuspeita e segura que, ninguém com a excepção do emissor e do eventual receptor, suspeite da existência das referidas mensagens. A palavra esteganografia é de origem Grega e significa escrita escondida. Do Grego a palavra steganos (στ εγανoς) significa coberto ou protegido, e graphein (γραϕειν) significa escrever. A primeira vez que esta expressão foi registada em 1499 por Johannes Trithemius na sua obra Steganographia, um tratado em criptografia e esteganografia. O livro foi considerado mágico. Geralmente, as mensagens vão estar disseminadas em outros conteúdos, tais como: images, artigos, ficheiros de áudio, etc. O método clássico consiste em esconder mensagens com tinta invisível entre linhas de texto visível. A vantagem da esteganografia sobre a criptografia é que as mensagens não chamam a atenção de terceiros. As mensagens cifradas são visíveis, não importa a qualidade da cifra usada, nenhuma cifra é inquebrável. A cifra pode representar um problema em alguns países onde o emprego de cifra é ilegal. Enquanto que a criptografia apenas pode proteger o conteúdo, a esteganografia protege tanto o conteúdo como as partes em comunicação - quem não vê é como quem não sabe. A esteganografia também inclui o processo de esconder informação em ficheiros de formato digital. Na esteganografia digital, as comunicações electrónicas podem incluir a codificação estenográfica dentro da camada de transporte, num documento, numa imagem, num programa ou num protocolo. Os ficheiro multimédia são ideais para a transmissão estenográfica devido à sua grande dimensão. Um emissor pode começar com uma imagem inócua e ajustar a cor de 100 em 100 pixel para corresponder a uma letra do alfabeto. Este tipo de alteração não é perceptível ao olhar. 3 Avaliação de riscos da Esteganografia A aproximação clássica para a avaliação de riscos consiste em identificar e analisar a ameaça, então determina-se a vulnerabilidade da ameaça, e finalmente define-se o impacto da vulnerabilidade se for explorada. Ameaça: As aplicações de esteganografia digital podem ser usadas para esconder informação sensível e enviar essa mesma informação para fora do ambiente normal de aplicação, através de supostos mecanismos de protecção. Vulnerabilidade: Algumas organizações têm desenvolvido procedimentos de protecção. O número de empresas é pequeno uma vez que a esteganografia não é considerada uma ameaça. Poucas são as organizações que compreendem esta ameaça. Impacto: Disseminação de informação sensível pode por em causa todo um sistema de informação. 2

3 Contra-medidas: A aproximação tradicional para o emprego de esteganografia digital tem sido através de uma aproximação de força-bruta, também referida como detecção baseada em anomalia. Detecção de Assinatura: Algumas aplicações de esteganografia deixam uma assinatura que pode ser identificável, ou uma sequência binária característica no ficheiro onde foi escondida a mensagem. A detecção baseada em assinatura de aplicações de esteganografia não é o mesmo conceito usado na detecção de assinaturas de vírus, worms, ou outras formas de malware. 4 Aplicação prática de esteganografia digital A forma mais simples de esteganografia digital é o algoritmo Least Significant Bit (LSB), onde a representação binária dos dados a esconder é colocada no LSB dos bytes da imagem portadora. A alteração global que a imagem vai sofrer é muito pequena de modo que a alteração não é visível. Verifica-se que quanto maior for a dimensão da imagem, maior a é sua capacidade de esconder texto. A Figura 1 mostra a primeira fase do processo, quando a imagem é acedida como uma série de bytes. Dependendo do formato de imagem, um pixel pode ser representada por um ou mais bytes. Neste exemplo, é usado uma imagem PNG com 24 bits de cor, que utilizam um byte de cada canal vermelho (R), verde (G) e azul (B). Figura 1: Acesso ao bytes de uma imagem PNG A fase seguinte consiste em ler o ficheiro de texto e aceder a cada um dos bits conforme ilustrado na Figura 2. O algoritmo LSB apenas modifica os bits menos significativos de cada byte da imagem, como apresentado na Figura 3. A extracção de um ficheiro de texto de uma imagem é feito de forma inversa. 3

4 Figura 2: Acesso aos bits de um ficheiro de texto Figura 3: Inserção de texto numa imagem 5 Identificação de esteganografia em imagens A identificação de mensagens escondidas em figuras pode ser conseguida através da analise matemática de cada uma. A aplicação de filtros passa-banda ou a alteração dos níveis de cor podem constituir um ponto de partida. Assim, realize as seguintes acções: 4

5 i) Iniciar a máquina virtual BT5 ii) Abrir uma consola e mudar para a directoria ImageJ: root@bt: # cd /Util/Stego/ImageJ iii) Correr o programa ImageJ com o comando:./run & iv) Mudar para a pasta onde estão as imagens a analisar com o seguinte comando: cd /stego-images Nesta directoria estão colocados um conjunto de imagens, umas com informação escondida, outras no estado original. 5.1 ImageJ Do conjunto de imagens que descarregou, utilize o ImageJ para abrir cada uma. Depois seleccione os filtros indicados na Figura. 4 para avaliar quais as figuras que foram usadas para esconder ficheiros de texto. Após o processamento das imagens, será visível uma faixa de ruído. (a) Gamma (b) FFT Figura 4: Aplicação dos filtro do ImageJ A aplicação do filtro Gamma é feita colocando o valor a 0.05 e seleccionando a opção Preview. Para o filtro Passa-banda basta apenas carregar em Ok. Pode também usar a opção Enhance Contrast disponível no menu Process, bem como o filtro Convolve presente em: P rocess F ilters Convolve Pode usar a opção do Menu F ile OpenNext para abrir a figura seguinte. Responda à seguinte questão: A. Quais as figuras que contêm texto escondido? 5

6 5.2 Java Stego Cada figura que contém texto escondido, a figura foi processada com a aplicação Java Stego. A obtenção do texto inicial deve ser feita do seguinte modo: i) mudar para a directoria do Java Stego com o seguinte comando: cd /Util/Stego/Java\ Stego ii) para cada imagem fazer:./run RevealText 0 /stego-images/<nome do ficheiro da imagem> (NOTA: os ficheiros txt extraídos das imagens são colocados na directoria onde estão as imagens: root/stego-images) Responda à seguinte questão: B. Qual o conteúdo do texto que estava escondido nas imagens? 5.3 Hide4PGP A capacidade de esconder informação em ficheiros multimédia depende do tipo de ficheiro a usar. O processo de ocultação de informação tanto pode ser efectuado em ficheiros de imagem como em ficheiros de áudio. A aplicação hide4pgp permite identificar a capacidade de armazenamento em ficheiros do tipo BMP, WAV e VOC, bem como esconder e mostrar o texto colocado nos ficheiros. O programa hide4pgp está na seguinte directoria: /Util/Hide4PGP Para identificar o espaço disponível em cada ficheiro multimédia deve fazer: /root/util/hide4pgp/hide4pgp -i <media file> Para esconder um ficheiro de texto em cada ficheiro multimédia deve fazer: /root/util/hide4pgp/hide4pgp -v <media file> <ficheiro a esconder> Para recuperar um ficheiro de texto de cada ficheiro multimédia deve fazer: /root/util/hide4pgp/hide4pgp -x -v <media file> <ficheiro escondido> Assim, realize as seguintes acções: Responda às seguintes questões: C. Para cada ficheiro colocado na pasta /stego-wav, identifique a capacidade de cada um para esconder texto. D. Consegue identificar qual ou quais os ficheiros que contém dados ocultos? Porquê? E. Recorrendo à aplicação hide4pgp identifique o texto que foi escondido nos ficheiros. NOTA: Alguns ficheiros est~ao nos formatos TXT, PDF e PNG. Sugere-se que n~ao use extens~ao no nome dos ficheiros e observe o comprimento de cada um deles para responder quest~ao D. Bom trabalho! 6