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Jean-Claude Asselborn. Confidentialité, . L’Art du Secret. Discrétion et . Confiance. d ans la Société de l’Information. Leçon 3 Communiquer de façon discrète. structure générale. En hommage à. c onfidentialité. dans la société de l’information. entre partenaires. Leçon 1. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 2
* 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 ?
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 4
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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 7
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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 8
*structure de cette leçon
14 avril 2011
cacher dans un texte
cacher dans du multimédia
brouiller les pistes
1
2
3
cacher dans un texte
un texte peut en
cacher un autre
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 9 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 10 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 11 14 avril 2011
* 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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 12 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 13 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 14 14 avril 2011
1561 - 1626
*le code de Francis Bacon
http://www.apprendre-en-ligne.net/crypto/stegano/bilitere.html
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 15 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 16 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 18 14 avril 2011
*micro-points
http://www.apprendre-en-ligne.net/crypto/stegano/10francs.html
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 19 14 avril 2011
*stéganographie linguistique
texte à cacher
chiffrementou compression 1010001101010001010111
générateurde texte
règlesde
généra-tion
suite de pilotage
texte artificielgénéré à
partirde la suite
binaire
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 21 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète
*messages orthographiquement OK
14 avril 201122
AliceBob
texte orthographiqueme
nt OK, mais …
… pas de structure
grammaticale! suspect
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 23 14 avril 2011
*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 ...
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 24 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 25 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 26 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 27 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 28 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 29 14 avril 2011
*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
NiederkornSchiltzZeihen
Asselborn
liste transforméeNiederkorn
ZeihenSchiltz
Asselborn
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 30 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 31 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 32 14 avril 2011
*génération de la permutation (2, 0, 1)
AsselbornNiederkornZeihen
012
Asselborn
NiederkornZeihen
01 Zeihen
Niederkorn0 Niederkorn
NiederkornSchiltzZeihen
0123
Asselborn
Schiltz2
0
1
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 33 14 avril 2011
*génération de la forme factorielle
AsselbornNiederkornZeihen
012
NiederkornZeihen
01
Niederkorn0
NiederkornSchiltzZeihen
0123
Asselborn
20
1
AsselbornZeihenNiederkorn
Schiltz
(2, 0, 1)
liste permutée
liste de base
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 34 14 avril 2011
*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 !
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 35
*structure de cette leçon
14 avril 2011
cacher dans un texte
cacher dans du multimédia
brouiller les pistes
1
2
3
cacher dans du multimédia
image, son, film
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 36 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 37 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 38 14 avril 2011
*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.
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 39 14 avril 2011
* 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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 40 14 avril 2011
*un stéganogramme
stéganogramme Un stéganogramme avec des derniers bits aléatoires est
détectable
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 41 14 avril 2011
*partial visual attack
steganogram
here only 50% of the LSBs are used
now detection is more difficult
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 42 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 43 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 44 14 avril 2011
*structure of a .bmp filefile header
pixel color references
CLUT
1
2
3
picture parameters
4
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 45 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 46 14 avril 2011
*JPEG format
8x8 pixelblocks
losslesscompression
quantizationDCT transformation
table
Discrete Cosine Transform
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 47 14 avril 2011
*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 !
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 48 14 avril 2011
*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 !
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 49 14 avril 2011
* detection of border discontinuities
detection ...
...
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 50 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 51 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 52 14 avril 2011
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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 53 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 54 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 55 14 avril 2011
*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
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 56 14 avril 2011
*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 !
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 57 14 avril 2011
*DVD files
Film 1
Film 2
Film 3
packaging into 1 Gb containers
TOC1
TOC2
TOC3
ID menuesgeneralTOC
TOC = table of contents
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 58 14 avril 2011
*film files
1 Gb container
picturessoundunder-titlesother elements
fast access by table of content
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 59 14 avril 2011
*MPEGframe n° 37 frame n° 41frame n° 39
I PB
reference picture movement vectors of blocks
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 60 14 avril 2011
*performance example6 s film (178 frames, 1 Mb) :
3 sequences : 52 + 53 + 73 frames
type I frames : 3 + 2 + 1 = 6 frames
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( Department of Computer Science, Indiana University of Pennsylvania )
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 61 14 avril 2011
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L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 63
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1
2
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L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 64
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m
edestinataire
adressedestinataire
adresse int. 3
e int.3
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adresse int. 2
e int.1
adresse int. 1
L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 65
*mixage
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L'Art du Secret: 3. Communiquer de façon discrète 66
* vous le saurez la prochaine fois
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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