[論文レビュー] Steganography of VoIP Streams

Wojciech Mazurczyk, Krzysztof Szczypiorski|ArXiv.org|May 19, 2008

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 20被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、VoIPストリームを介した密かな通信のための2つの新しいステガノグラフィック技術を提案する：(1) RTP/RTCPヘッダの未使用フィールドを活用するネットワークレベルのステガノグラフィー、および(2) 遅延された音声パケットを用いたハイブリッドストレージ・タイミングチャネルであるLACK（Lost Audio Packets Steganography）。著者は、通常のVoIP通話中に最大1.5 kbpsの密かなデータを送信可能であることを実証しており、検出困難性が低く実用的な密かなチャネルを提供している。

ABSTRACT

The paper concerns available steganographic techniques that can be used for creating covert channels for VoIP (Voice over Internet Protocol) streams. Apart from characterizing existing steganographic methods we provide new insights by presenting two new techniques. The first one is network steganography solution which exploits free/unused protocols' fields and is known for IP, UDP or TCP protocols but has never been applied to RTP (Real-Time Transport Protocol) and RTCP (Real-Time Control Protocol) which are characteristic for VoIP. The second method, called LACK (Lost Audio Packets Steganography), provides hybrid storage-timing covert channel by utilizing delayed audio packets. The results of the experiment, that was performed to estimate a total amount of data that can be covertly transferred during typical VoIP conversation phase, regardless of steganalysis, are also included in this paper.

研究の動機と目的

• RTP や RTCP などの VoIP プロトコルに特化したステガノグラフィックソリューションが不足しているという問題に取り組むこと。
• 音声品質を損なわせることなくリアルタイム音声ストリームにおける密かな通信チャネルを探索すること。
• VoIP トラフィックのプロトコルレベルおよびタイミングベースの特徴を活用した実用的なステガノグラフィック手法の設計と評価を行うこと。
• 通常のVoIP会話フェーズで達成可能な最大の密かなデータ容量を定量化すること。

提案手法

• 最初の手法は、RTPおよびRTCPプロトコルヘッダ内の未使用または予約済みフィールドを活用して密かなデータを埋め込むもので、ステガノグラフィックペイロードの格納に既存のプロトコル設計を活用する。
• 2番目の手法であるLACKは、損失または遅延した音声パケットのタイミングを密かなシグナリングメカニズムとして利用し、ストレージチャネルとタイミングチャネルを統合する。
• この手法は、パケットロスまたは遅延のパターンを送信者が制御可能であると仮定しており、音声品質に影響を与えることなく2進データを符号化可能である。
• システムは通常のVoIP環境下で評価され、実際のネットワーク動作と通話時間のシミュレーションが行われた。
• 密かなデータは、パケット間隔の調整とヘッダーフィールドの操作によって符号化され、受信側では同期されたタイミングとヘッダーエクストラクション論理を用いて復号される。
• 著者は、実際のVoIPストリームを用いた実験的評価を通じて、両手法の実現可能性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RTPおよびRTCPヘッダの未使用フィールドは、VoIPストリームにおけるステガノグラフィックデータ埋め込みに効果的に利用可能か？
• RQ2 損失または遅延した音声パケットのタイミングは、VoIPにおいて信頼性の高い密かなチャネルを構築するために活用可能か？
• RQ3 ステガノグラフィック手法を用いた通常のVoIP会話で、達成可能な最大の密かなデータレートはどの程度か？
• RQ4 提案されたステガノグラフィーは、VoIPストリームの聴取的品質およびネットワーク動作にどのような影響を与えるか？
• RQ5 プロトコルレベルおよびタイミングベースの特徴を用いることから、基本的なステガノグラフィー解析において両手法は検出されにくいか？

主な発見

• 提案されたネットワークステガノグラフィー手法は、RTPおよびRTCPヘッダの未使用フィールドに密かなデータを効果的に埋め込み、通常のVoIPセッションで最大1.5 kbpsの密かなデータレートを達成した。
• LACK手法は、遅延または損失した音声パケットをタイミングベースのステガノグラフィックチャネルとして利用し、音声コンテンツを変更せずに信頼性の高いデータ送信を可能にした。
• 両手法の合算された密かな容量は、標準的なVoIP会話中で約1.5 kbpsに達し、実用的な実現可能性を示した。
• ステガノグラフィック手法は音声品質を損なわず、通常のプロトコル動作およびネットワークジタータラーレンスに収まる範囲で動作した。
• 実験により、両手法はコアVoIPインfra構造の変更なしにリアルタイムVoIP環境で実装可能であることが確認された。
• 結果から、これらのステガノグラフィー手法は、従来の暗号化が疑わしいとされる環境において、密かな通信に実用的であることが示唆された。