Sichere adaptive Steganographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Adaptive Steganographie bezeichnet das Verstecken von geheimen Botschaften in unauffälligen Trägermedien, indem geheime Informationen gezielt in solche Stellen eines heterogenen Trägermediums eingebettet werden, an denen sie sich besonders schwer entdecken lassen. Ziel des Projekts war, die Sicherheit adaptiver Steganographie sowohl theoretisch als auch empirisch zu untersuchen. Ein wesentlicher theoretischer Beitrag ist der Vorschlag eines spieltheoretischen Rahmenwerks, welches die Aktionen eines die Adaptivität antizipierenden Angreifers modelliert. Kernkonzepte, wie bspw. die für adaptive Steganographie notwendige Heterogenität von Trägermedien, wurden erstmals formal definiert. Der neue spieltheoretische Ansatz ergänzt die bereits bekannten informations- und komplexitätstheoretischen Zugänge zur Bewertung von steganographischer Sicherheit. Mehrere formale Instanziierungen des allgemeinen Rahmenwerks zeigen, dass ein Angreifer, welcher eine adaptive Einbettung antizipiert, Einfluss auf die strategische Wahl der Einbettpositionen des Steganographen hat. Die gewonnenen spieltheoretisch optimalen Einbett- und Entdeckungsstrategien unterscheiden sich in den meisten Fällen von den in der Literatur verwendeten Strategien. Der bisherige Ansatz, informationstheoretische Maße zu minimieren, stellt sich damit als überholt heraus. Zukünftige Entwicklungen in der adaptiven Steganographie müssen einen antizipierenden Angreifer annehmen. Der empirische Teil des Projekts untersuchte mehrere in der Literatur vorgeschlagene adaptive steganographische Verfahren. Dabei galt es zu ermitteln, wie gut sich die Einbettpositionen bei einem adaptiven steganographischen Verfahren, welches nur die vermeintlich sichersten Stellen nutzt, aus einem Steganogramm rekonstruieren lassen. Nachdem gezeigt wurde, dass dies bei vier der am weitesten verbreiteten Adaptivitätskriterien sehr gut möglich ist, wurde ein Angriff entwickelt, der diese Information erstmals nutzt. Er entdeckt die getesten Verfahren nahezu perfekt. Besonders bei sehr kurzen eingebetteten Nachrichten ist die Entdeckungsrate deutlich höher als bei den besten bekannten Verfahren. Dies bestätigt die Vermutung aus dem Projektantrag, dass durch adaptive Einbettung ein Seitenkanal entsteht, der vom Angreifer genutzt werden kann. Sowohl die theoretischen als auch die empirischen Ergebnisse wurden von der internationalen Forschungsgemeinde im Bereich der Steganographie angenommen und weiterentwickelt. Mittlerweile ist man sich darüber einig, dass optimale Strategien zur Verteilung der Einbettänderungen auf spieltheoretischen Konzepten basieren sollten und dass der Seitenkanal, den bisherige adaptive Verfahren darstellen, bei der Entwicklung von Angriffen berücksichtiget werden muss.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- „A Game-Theoretic Approach to Content-Adaptive Steganography“, in Information Hiding, Lecture Notes in Computer Science, D. Ghosal und M. Kirchner (Hrsg.), Bd. 7692, Springer, 2012, S. 125–141
P. Schöttle und R. Böhme
- „Weighted Stego-Image Steganalysis for Naive Content-Adaptive Embedding“, IEEE Workshop on Information Forensics and Security, 2012, S. 193–198
P. Schöttle, S. Korff und R. Böhme
- „Where to Hide the Bits ?“, in Decision and Game Theory for Security, Lecture Notes in Computer Science, J. Grossklags und J. Walrand (Hrsg.), Bd. 7638, Springer, 2012, S. 1–17
B. Johnson, P. Schöttle und R. Böhme
- „Moving Steganography and Steganalysis from the Laboratory into the Real World“, in Proceedings of the First ACM Workshop on Information Hiding and Multimedia Security, 2013, S. 45–58
A. D. Ker, P. Bas, R. Böhme, R. Cogranne, S. Craver, T. Filler, J. Fridrich und T. Pevný
- „Steganalysis in Technicolor: Boosting WS Detection of Stego Images from CFA-interpolated Covers“, IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2014, S. 3982–3986
M. Kirchner und R. Böhme
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ICASSP.2014.6854349)
