ステガノグラフィを利用した極めて秘匿性の高いデーター送受信の仕組み

(KIT ステガノグラフィ 研究グループ)

 

このページでは、ステガノグラフィ技術を利用した極めて秘匿性の高いインターネット・データー送受信の仕組みを説明し、その実例を示します。ここでは、仮に Ａ と言う人がいて、その人には友人２人（Ｂ、Ｃ）がいるとします。そして３人は日常的にステガノグラフィ・プログラム（例えば、Qtech HV）を使っており、各自、自分の Webページも持っているものとします。更に、３人は "アクセスキー/パスワード" や "ログイン名/ユーザ名" 等を共有しており、互いの「アクセス制限ページ」を閲覧し合っていると仮定します。ここでは、これらの共有データを「共有秘密データ」を呼びます。

或る時 Ａ はインターネットを通じて、Ｂ に「極秘文書」を、Ｃ には「Ａ のクレジットカード情報」を "限りなくこっそりと" 送信しなければならない状況になりました。このような場合「極秘文書」や「カード情報」を埋込んだ 「ステゴデータ」を、そのままメールに貼付する方法も考えられますが、それで完全だとは言えません。何故なら、誰かに Ａ は Ｂ、Ｃ に "何か怪しげなデータを送っている" と疑われてしまう可能性が残るからです。          

Ａ は様々に思案した結果、やっと、次のような２つの仕組みを思いつきました。 それは「２段ステゴ法」と「ステゴとアクセス制限の組合せ法」と言うものです。ここでは、前者を DS法 (Double Stego scheme)、後者を SAC法 (Stego and Access Control scheme) と呼ぶことにします。 実は、これら２つの方法のためには "Qtech HV は最適のプログラム" だと言えます。 以下ではこのプログラムを使用することを前提にしています。詳細は次の通りです。

No.1 DS法

先ず最初に Ａ はステガノグラフィ・プログラムを使って以下のような index.htm ファイルをやや小さい画像に埋め込み、その画像（ステゴ画像-1）を Ａ の "目立たないWebページ" にアップロードします。このページは誰にでも公開されているページです。

それと同時に Ａ は Ｂ に送るべき「極秘文書」ファイルを、(十分な埋込み容量を持つ) 別の画像に埋込み、その画像（ステゴ画像-2）に "やや長めの名称" を付け、自分が管理する「HTTPSサイト」に "こっそりと"

                       https://secret-lolipo-kawagu.ssl-lolipop.jp/ssl/392812specialmonalisa.png

のようにアップロードします。392812specialmonalisa.png が ステゴ画像-2 の名称です。

Ａ はこのＵＲＬを秘密扱いにし、このアドレスが比較的に "長い文字列" であることから、一般の人がこのHTTPSサイトの存在に気づく現実的な可能性はありません。また、HTTPSサイトの性質上、或るブラウザーがこの ステゴ画像-2 にアクセスしたとしても、その情報が第３者に漏れることもありません。

上記の index.htm とは次のようなテキストファイル（168バイト）であり、コンテンツは何も含みませんが、ブラウザーを "即座に別の URL にジャンプさせる" 働きがあります。

<html>
<head>
<meta http-equiv="REFRESH" content="0;URL=https://secret-lolipo-kawagu.ssl-lolipop.jp/ssl/392812specialmonalisa.png">
</head>
<body>
</body>
</html>

その後 Ｂ には Ａ から ステゴ画像-1 を掲載した "目立たないWebページ" について連絡が来ます。そこで Ｂ は ステゴ画像-1 をダウンロードして、Qtech HV の 「Information Extracting」プログラムを使い（設定を"Link to Web" として）ステゴ画像-1 から index.htm を抽出します。するとブラウザーが起動し、直ちに上記 HTTPSサイトにアクセスして、Ｂ の画面には ステゴ画像-2 が表示されます。

Ｂ はこの画像をダウンロードし、再び「Information Extracting」プログラムを使って（設定を "As it is"として）この ステゴ画像-2 から「極秘文書」ファイルを抽出することが出来ます。このように「ステゴ画像から２回の情報抽出処理」を経て Ａ から Ｂ に極秘文書が届けられます。互いに「共有秘密データ」を使うことが この仕組みの要点です。

No.2 SAC法

DS法と同様に、Ａ は先ずステガノグラフィ・プログラムを使って、以下のような index.html ファイルをやや小さ目の画像に埋め込み、その画像（ステゴ画像-1'）を Ａ の "目立たないWebページ" にアップロードします。このページは一般公開のページです。次に Ａ は "クレジットカード情報 (実際には、カードを撮影してPDF化したファイル)" を Ａ が管理する「アクセス制限サイト」にアップロードします。なお、このカード情報（PDFファイル）には前もって「閲覧パスワード」を設定しておきます。これらの処理には、それぞれの段階で「共有秘密データ」を使います。

上記の index.html とは次のようなテキストファイル（156バイト）であり、コンテンツは何も含みませんが、ブラウザーを即座に別のURLにジャンプさせます。

<html>
<head>
<meta http-equiv="REFRESH" content="0;URL=http://lolipo-kawagu.secret.jp/controlled/MasterCard_Gold.pdf">
</head>
<body>
</body>
</html>

MasterCard_Gold.pdf が Ａ  のカード情報ファイルです。

以上の準備を終えた後、Ａ は Ｃ に ステゴ画像-1' のサイトを連絡します。そして Ｃ が Qtech HV の「Information Extracting」プログラムを使って（設定を "Link to Web" として）ステゴ画像-1'から index.html を抽出すると、Ｃ のブラウザーが起動し、アクセス制限サイトへの「ログイン」が促されます。この時正しい「共有秘密データ(即ち、ユーザー名とパスワード)」が入力されると、次に進み、更に「閲覧パスワード」が要求されます。そしてそのパスワードが正しく入力されるとカード情報がブラウｻﾞーに現れます。このようにして Ａ のクレジットカード情報が、安全で秘密裏に Ｃ に届きます。

上記で index.htm や index.html を "小さな画像に埋込む" とは、"ステガノグラフィ経験者" の「小さい画像には埋込み難い」という常識を "逆手に取る" ことを意味しています。また DS法/SAC法は、秘密情報そのものを埋込む代わりに、その "所在情報 (即ち、index.htm/index.html)" を埋込むことで、同じステガノグラフィ効果があることを利用したものです。

実は、ここに「目立たないWebページ」の例があります。一見、この ページは、小さな２つの画像（ボタン画像とロゴ画像）を含む単なる「リンクページ」に見えますが、その小さな画像の中の"誰にも見えない部分" に上記の DS法 と SAC法 が仕組まれています。また、２つのステゴ画像の埋込み率（ index.htm / stego-1、 及び index.html / stego-1' ）は、僅か 0.6% 程度であり、"これらはステゴ画像かも知れない" との疑いの根拠を見出すどのような検査方法もありません。

 

もし、上記の Ｂ や Ｃ の立場で、この目立たないページでの DS法 や SAC法 を確認したいと思われましたら、以下のステップを辿って見て下さい。

 

上記で使われている 秘密情報（極秘文書とクレジットカード情報）を受信するための処理ステップ

（先ず Qtech HV v011 をダウンロードしてインストールし、「Information Extracting」プログラムを起動しておく必要があります。）

 

No.1 DS法  (Double Stego scheme)

  (DS_Step-1) 目立たないページの「ボタン画像」をダウンロードし、button.png として（デスクトップなどに）置きます。
  (DS_Step-2) button.png をドラグして Information Extracting プログラム上にドロップします。
  (DS_Step-3) 抽出プログラムの設定を (アクセスキー)：secretbutton  (抽出オプション)：Link to Web    (閾値)：40   とします。
  (DS_Step-4) Extract  ボタンをクリックします。(数秒のうちに「モナリザ画像」がブラウザーに表示されます。)
  (DS_Step-5) そのモナリザ画像を monalisa.png として（デスクトップなどに）置きます。
  (DS_Step-6) monalisa.png をドラグして Information Extracting プログラムにドロップします。
  (DS_Step-7) 抽出プログラムの設定を (アクセスキー)：8212monalisa  (抽出オプション)：As it is   (閾値)：40   とします。
  (DS_Step-8) Extract  ボタンをクリックします。(数秒のうちに 極秘文書である secret-document. jpg がブラウザーに表示されます。)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

以上のステップによって Ａ からの「極秘文書」を受信できます。

 

No.2 SAC法 (Stego and Access Control scheme)

  (SAC_Step-1) 目立たないページの 「Internet Explorerロゴ画像」 をダウンロードし、IE-logo.png として（デスクトップなどに）置きます。
  (SAC_Step-2) IE-logo.png をドラグして Information Extracting  プログラム上にドロップします。
  (SAC_Step-3)  抽出プログラムの設定を (アクセスキー)：secretlogo    (抽出オプション)：Link to Web    (閾値)：40   とします。
  (SAC_Step-4) Extract  ボタンをクリックします。 (数秒のうちに アクセス制限ページへのログインが促されます。)
  (SAC_Step-5) (ユーザー名)：controlled  (パスワード)：secret  と入力します。（更に、パスワードの入力が促されます。）
  (SAC_Step-6) パスワード入力欄に Card_Go と入力します。（すると、直ぐクレジットカードが表示されます。）

 

 

 

 

 

 

 

 

このようにして Ａ のクレジットカード情報が受信できます。

 

ところで、DS法 と SAC法 では、どちらが秘匿性に優れ、より安全でしょうか？

私たちは「"アクセス制限"のような、サーバー設定に依存しない仕組み」である DS法 が優れていると考えています。

 

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（最終更新日：2021,09,02 河口英二）