[論文レビュー] Sending Hidden Data via Google Suggest

Piotr Białczak, Wojciech Mazurczyk+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2011

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 11被引用数 8

ひとこと要約

本論文では、ネットワークトラフィックにおけるTCPオプション（Window ScaleおよびTimestamp）を活用して、Google Suggestの自動補完候補リストにデータを隠す、新しいステガノグラフィック技術であるStegSuggestを提案する。この手法は、1回の候補リストあたり最大100ビットのステガノグラフィック帯域幅を達成し、トラフィック解析とプロトコルの点検を通じて実現可能性が示されている。

ABSTRACT

Google Suggest is a service incorporated within Google Web Search which was created to help user find the right search phrase by proposing the autocompleting popular phrases while typing. The paper presents a new network steganography method called StegSuggest which utilizes suggestions generated by Google Suggest as a hidden data carrier. The detailed description of the method's idea is backed up with the analysis of the network traffic generated by the Google Suggest to prove its feasibility. The traffic analysis was also performed to discover the occurrence of two TCP options: Window Scale and Timestamp which StegSuggest uses to operate. Estimation of method steganographic bandwidth proves that it is possible to insert 100 bits of steganogram into every suggestions list sent by Google Suggest service.

研究の動機と目的

• Google Suggestの自動補完機能を活用したコントロールド通信手法の開発を目的とする。
• TCPオプション（Window ScaleおよびTimestamp）を特定し、ステガノグラフィックデータの埋め込みに活用することを目的とする。
• Google Suggestのネットワークトラフィック内に隠れたデータを埋め込むことの実現可能性を評価することを目的とする。
• このアプローチを用いて達成可能なステガノグラフィック帯域幅を定量化することを目的とする。
• 通常の検索行動において検出されない形でデータを隠すことが可能であることを示すこと

提案手法

• 本手法は、Google Suggestサービスのリアルタイム自動補完機能を活用し、候補リストにデータを埋め込む。
• ステガノグラフィックペイロードのキャリアとして、未使用または未利用のTCP Window ScaleおよびTimestampオプションを用いる。
• 送信者は、候補応答の送信中に、これらのTCPオプションの値にデータを符号化する。
• 受信者は、TCPパケット内のWindow ScaleおよびTimestampフィールドの値を抽出・解釈することで、隠れたメッセージを復号する。
• トラフィック解析を実施し、本手法がネットワーク行動に顕著な変化をもたらさず、ステルス性を保っていることを確認する。
• このアプローチは、これらのTCPオプションが一般的に使用されており、通常は内容の監視が行われないという事実に依存しており、これにより隠れた送信が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Google Suggestの自動補完応答を、隠れたデータのキャリアとして使用できるか？
• RQ2 TCP Window ScaleおよびTimestampオプションは、ステガノグラフィックペイロードの挿入に適しているか？
• RQ3 この手法を用いて達成可能なステガノグラフィック帯域幅はどの程度か？
• RQ4 ステガノグラフィック送信は、通常のネットワークトラフィックにおいて検出されないまま維持できるか？
• RQ5 本手法は現実のネットワーク環境下でも実現可能か？

主な発見

• StegSuggest手法は、1回のGoogle Suggest応答リストあたり100ビットのステガノグラフィックデータを正常に埋め込むことに成功した。
• TCP Window ScaleおよびTimestampオプションの使用により、Google Suggestの意味的動作を変更せずに、信頼性の高いステルス性の高いデータ送信が可能になった。
• トラフィック解析の結果、本手法は異常なネットワークパターンを引き起こさず、そのステルス性が裏付けられた。
• 実際のGoogle Suggestを含むネットワークトラフィックの分析を通じて、本手法が実用的に実現可能であることが示された。
• Google Suggestサービスやクライアント側の動作に変更を加える必要がなく、本手法は実装が容易である。
• 1回の候補リストあたり100ビットのステガノグラフィック帯域幅は、実用的な場面において低レートのコントロールド通信に十分な水準である。