پنهان‌نگاری

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

پنهان‌نگاری[۱] اصطلاحاً استگانوگرافی یا «استيگانوگرافی»[۲] هنر و علم برقراری ارتباط پنهانی است و هدف آن پنهان کردن ارتباط به وسیله قرار دادن پیام در یک رسانه پوششی است به گونه‌ای که کمترین تغییر قابل کشف را در آن ایجاد نماید و نتوان موجودیت پیام پنهان در رسانه را حتی به صورت احتمالی آشکار ساخت. پنهان‌نگاری شاخه‌ای از دانشی به نام ارتباطات پوشیده‌است. دانش ارتباطات پوشیده خود شامل چندین شاخه از جمله رمزنگاری، ته نقش نگاری و غیره می‌باشد.[۳] افرادي كه می‌خواهند به صورت سري با یکدیگر ارتباط داشته باشند، اغلب سعی میكنند كه آن ارتباط را به هر نحوی پنهان کنند.

استگانوگرافی، برگرفته از دو كلمه‌يیونانی stego به معناي پوشيده و graphy به معناي نوشتن است. بنابراین كل كلمه به معناي پوشيده‌نویسی یا پنهان‌نگاری می‌باشد.

در حقيقت در ابتدا یونانيان باستان از این روش استفاده می‌كردند. به اینصورت كه نوشته‌هاي داخل لوح سنگ به‌وسيله نوعی از واكس، پوشيده می‌شدند. اگر فرستنده اطلاعات می‌خواست كه پيغامش را مخفی كند براي اهداف نظامی از پوشيده‌نویسی استفاده می‌كرد. به این‌صورت كه پيغام در لوح بطور مستقيم حکاكی می‌شد؛ سپس واكس از بالاي پيغام ریخته می‌شد. بنابراین پوشيده‌نویسی نه به این معنا اما وجود داشت.

کلمات معادل[ویرایش]

گاهی بجای کلمه پنهان‌نگاری از کلمه نهان‌نگاری یا الگوگذاری یا خفیه نگاری استفاده می‌گردد اما در واقع watermarking نهان نگاری است.

تفاوت پنهان‌نگاری(Steganography) و رمزنگاری(Cryptography)[ویرایش]

تفاوت اصلی رمزنگاری و پنهان‌نگاری آن است که در رمزنگاری هدف اختفاء محتویات پیام است و نه به‌طور کلی وجود پیام، اما در پنهان‌نگاری هدف مخفی کردن هر گونه نشانه‌ای از وجود پیام است. در مواردی که تبادل اطلاعات رمز شده مشکل آفرین است باید وجود ارتباط پنهان گردد. به عنوان مثال اگر شخصی به متن رمزنگاری شده‌ای دسترسی پیدا کند، به هر حال متوجه می‌شود که این متن حاوی پیام رمزی می‌باشد. اما در پنهان‌نگاری شخص سوم ابداً از وجود پیام مخفی در متن اطلاعی حاصل نمی‌کند. در موارد حساس ابتدا متن را رمزنگاری کرده، آنگاه آن را در متن دیگری پنهان‌نگاری می‌کنند.

روش‌های پنهان‌نویسی[ویرایش]

همانطور كه گفته شد پوشيده نویسی در عکس، صدا، فيلم و متن امکان‌پذیر است. در زیر به طور مختصر توضيحاتی درباره پوشيده نویسی در هر یك از رسانههاي گفته شده خواهيم پرداخت. پوشيده نويسي در متن: پوشيده نویسی در متن به سادگی صورت نمیگيرد چرا كه تغيير در متن به آسانی توسط انسان درك میشود و مهمتر اینکه بعد از پوشيده نویسی متن خوانا و درست باشد. روشهاي زیر براي پوشيده‌نویسی در متن استفاده می‌شوند.

open space methods[ویرایش]

در این روش از درج و تغيير كاراكترهاي فاصله یا newline در متن استفاده می‌شود. مثلا یك فاصله بعد از انتهاي عبارت میتواند معرف و دو فاصله بعد از انتهاي عبارت، معرف صفر باشد. در مقالات مختلف بحث ها و روش هاي گوناگونی مطرح شده است.

syntactic methods[ویرایش]

در این روش از تغيير punctuations و همين طور از تغيير متن تا آنجا كه معنا عوض نشود، استفاده می‌شود. مثلاً:

Bread, butter, and milk

Bread, butter and milk

semantic methods[ویرایش]

در این روش از كلمات مترادف استفاده می شود.

پوشيده‌نويسي در صدا[ویرایش]

محدودیت مهم در مورد صدا این است كه بعد از پوشيده نویسی صدا باید همچنان قابل شنیدن باشد. یك مورد دیگر آن است كه اكثر فایلهاي صوتی توسط الگوریتمهاي فشردهسازي فشرده میشوند و نباید در حين این فشرده‌سازي داده‌هاي مخفی ما ازبين برود. تکنيك‌هایی مانند «bitstream watermarking» و «PCM watermarking» برای این‌کار استفاده می‌شوند.

در تکنیک «bitstream watermarking» داده‌ها در یك فایل صوتی فشرده‌شده ذخيره می شوند.[۴] البته باید توجه نمود كه دو پارامتر «sample quantization» و «sample rating» و همچنين نوع انتقال صوت در انتخاب تکنيك مناسب (تکنيك‌هایی مانند Spread Spectrum ، Encoding, Phase Coding و Echo Data Hiding) نقش تعیین‌ کننده‌ای دارد.

پوشیده‌نویسی در تصویر[ویرایش]

پوشيده نویسی در تصویر را میتوان به دو دسته كلّی تقسيم كرد:

دسته نخست: Spatial Domain Techniques[ویرایش]

در این دسته با كمك الگوریتم‌هایی، پيکسل‌هایی انتخاب میشوند، سپس روش LSB بر روي تصویر اعمال می شود.

دسته دوم: (Spread Spectrum Techniques(frequency domain[ویرایش]

این روش‌ها براي تصاویر با پسوند jpeg، كه فشرده‌اند مناسب هستند و در این دسته یك تابع تبدیل مانند (DCT(Discrete Wavelet Transform و یا (FFT(Fast Fourier Transform بر روي تصویر اعمال میشود. ضرایب مهم (coefficient) انتخاب می‌شوند. براي آن كه در نهایت داده‌هاي ما در برابر تغييراتی كه بر عکس ممکن است پيش بيایند مقاوم باشند (مثلاً مهاجم‌ها نتوانند داده‌هاي ما را به راحتی حذف كنند و سپس داده‌ها در دامنه ي DCT و یا FFT از طریق تغيير ضرایب درج می‌شوند. در نهایت تبدیل معکوس DCT و یا FFT به ما تصویر حاوي داده را می‌دهد.

پوشيده نويسي در فيلم[ویرایش]

پوشيده نویسی در فيلم مانند پوشيده‌نویسی در تصویر است، چراكه فيلم دنباله‌اي از تصاویر است، تکنيك DCT در آنجا نيز كاربرد دارد. نکته مهم در پوشيده‌نویسی در فيلم این است كه نباید bit-rate فيلم تغيير كند.[۵]

روش (DWT (Discrete Wavelet Transform نيز درمخفی كردن داده‌ها در فيلم استفاده می‌شود. باید فشرده بودن فایل ها كه در مورد فایلهاي صوتی مطرح است، این جا هم رعایت شود.

تقابل امنیت، ظرفیت و مقاومت[ویرایش]

به صورت کلی در سیستم‌های اختفاء اطلاعات سه عنصر اصلی ظرفیت، امنیت و مقاومت دخیل هستند. در روش‌های پنهان‌نگاری عناصر ظرفیت و امنیت اهمیت اصلی را دارند. در دنیای امروز، جوهر نامرئی و کاغذ که در گذشته برای برقراری ارتباط پنهانی به کار برده می‌شد به وسیله رسانه‌های عملی‌تر مثل تصویر، ویدئو، فایل‌های صوتی جایگزین شده‌اند. به دلیل اینکه این رسانه‌های دیجیتال دارای افزونگی اطلاعاتی زیادی هستند می‌توانند به عنوان یک پوشش مناسب برای پنهان کردن پیام استفاده شوند. تصاویر مهم‌ترین رسانه مورد استفاده به خصوص در اینترنت هستند و درک تصویری انسان از تغییرات در تصاویر محدود است. تصاویر نوعی رسانه پوششی مناسب در نهان‌نگاری محسوب می‌شوند و الگوریتم‌های پنهان نگاری متعددی برای ساختارهای مختلف تصاویر ارائه شده‌است. هیچ‌یک از این الگوریتم‌ها تاکنون امنیت را به‌طور کامل تأمین نکرده‌اند.

به‌طور کلی روش‌های پنهان‌نگاری در تصویر از الگوریتم جاسازی و الگوریتم استخراج بیت‌ها تشکیل شده‌اند. به تصویر مورد استفاده برای پنهان‌نگاری پوشانه و به تصویری که در اثر قرار دادن پیام به وسیله الگوریتم جاسازی به دست می‌آید تصویر میزبان یا گنجانه می‌گوییم. الگوریتم‌های پنهان‌نگاری به صورت عمومی از افزونگی در فضای مکانی یا افزونگی در فضای تبدیل استفاده می‌کنند. در هر کدام از این فضاها به شیوه‌های گوناگونی می‌توان داده‌ها را پنهان کرد که یکی از ساده‌ترین روشها، استفاده از بیت‌های کم ارزش فضای مورد نظر است. در پنهان‌نگاری نیز همانند رمزنگاری فرض بر آن است که الگوریتم‌های بکار رفته در پنهان‌نگاری برای همه آشکار است. امنیت در این روشها بر پایه پنهان بودن کلید تعریف می‌گردد به‌طوری که نتوان بدون داشتن کلید هیچ اطلاعی از وجود پیام پنهان کسب کرد.

تعریف پنهان شکنی[ویرایش]

نهان شکنی هنر کشف حضور اطلاعات پنهان است. روش‌های پنهان‌نگاری در صورتی امن هستند که تصویر میزبان یا گنجانه دارای نشانه‌های قابل کشف نباشد. به بیان دیگر، خواص آماری تصویر میزبان یا گنجانه باید همانند خواص آماری پوشانه باشد. توانایی کشف پیام در تصویر به طول پیام پنهان بستگی دارد. واضح است که هرچه مقدار اطلاعاتی که در یک تصویر قرار می‌دهیم کمتر باشد امکان کمتری هست که نشانه‌های قابل کشف به وجود آید. انتخاب فرمت تصویر نیز تأثیر زیادی بر سیستم پنهان‌نگاری دارد. فرمت‌های فشرده نشده‌ای مثل BMP، فضای زیادی برای پنهان‌نگاری فراهم می‌کنند ولی استفاده از آنها به دلیل حجم اطلاعات زائد بالای آنها شک برانگیز است.

منابع[ویرایش]

  1. «نهان‌نگاری» [علوم نظامی] هم‌ارزِ «steganography»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی و زیر نظر غلامعلی حداد عادل، «فارسی»، در دفتر هفتم، فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان، تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی، شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ نهان‌نگاری) 
  2. techtarget. “steganography”. 
  3. Gary C. Kessler. “Steganography: Hiding Data Within Data”. September 2001. 
  4. SecurityFocus. “Wipro Technologies”. 
  5. zone-h. http://www.zone-h.org. 

[منابع برای] مطالعه بیشتر[ویرایش]

محمدی، نغمه و محمدحسن بابایی. مقدمه‌ای بر نهان‌نگاری. قزوین: مهرگان دانش، ۱۳۹۴. شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۲۶۷۸-۸۳-۹.