[論文レビュー] Using Transcoding for Hidden Communication in IP Telephony

Wojciech Mazurczyk, Paweł Szaga+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2011

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 19被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、音声コーデックの変換を活用して未使用のペイロード領域にデータを隠すIP電話向けの新しいステガノグラフィック手法TranStegを紹介する。元のストリームの外観を変更せずに、より効率的なコーデックを選択することでペイロードサイズを小さくし、その残余領域にコントロールデータを埋め込むことで、単一ネットワーク監視環境下でも高帯域幅かつ低検出可能性を実現する。

ABSTRACT

The paper presents a new steganographic method for IP telephony called TranSteg (Transcoding Steganography). Typically, in steganographic communication it is advised for covert data to be compressed in order to limit its size. In TranSteg it is the overt data that is compressed to make space for the steganogram. The main innovation of TranSteg is to, for a chosen voice stream, find a codec that will result in a similar voice quality but smaller voice payload size than the originally selected. Then, the voice stream is transcoded. At this step the original voice payload size is intentionally unaltered and the change of the codec is not indicated. Instead, after placing the transcoded voice payload, the remaining free space is filled with hidden data. TranSteg proof of concept implementation was designed and developed. The obtained experimental results are enclosed in this paper. They prove that the proposed method is feasible and offers a high steganographic bandwidth. TranSteg detection is difficult to perform when performing inspection in a single network localisation.

研究の動機と目的

• IP電話における隠蔽通信にコーデック変換を活用するステガノグラフィック技術の開発。
• コーデック最適化によって生じる未使用ペイロード領域を活用することで、ステガノグラフィック帯域幅を向上させること。
• 音声ストリームのメタデータやペイロードサイズに顕著な変更を加えず、コントロール通信のステルス性を維持すること。
• 概念実証実装を通じて、手法の実現可能性と性能を示すこと。
• 単一ネットワークポイントでのトラフィック監視において、検出に対する耐性を評価すること。

提案手法

• 元のストリームと同等の音声品質を維持しつつ、ペイロードサイズを元より小さくするコーデックを選択する。
• 選択したコーデックを用いて元の音声ストリームを変換するが、ペイロードサイズを元の値に意図的に維持する。
• 変換後のペイロードにおける未使用領域に、隠しデータ（ステガグラム）を埋め込む。
• ストリーム内でコーデックの変更を通知しないことで、通常のトラフィックと見なされる外観を保つ。
• コーデック間の圧縮効率の差を利用し、コーデックレベルでステガノグラフィック埋め込みを実行する。
• 手法の実現可能性と性能を検証するため、概念実証実装を開発・テストした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コーデック変換を用いることで、ストリームの観察可能な特徴を変更せずに、隠しペイロード領域を生成できるか？
• RQ2 提案手法は、単一ポイントでのネットワーク監視下でも高ステガノグラフィック帯域幅を実現しながら、検出されないか？
• RQ3 コーデックの選択が、ステガノグラフィック埋め込みに利用可能な領域に与える影響は何か？
• RQ4 音声品質の劣化が、手法の実現可能性およびステルス性に与える影響は何か？
• RQ5 本手法は、検出されずに現実のIP電話システムに実装可能か？

主な発見

• TranSteg手法は、より効率的なコーデックを選択することで未使用ペイロード領域を効果的に生成し、ステガノグラフィックデータの埋め込みを可能にした。
• 元のペイロードサイズとコーデックシグナリングを維持しているため、単一ネットワーク監視下では検出が困難である。
• 実験結果により、本手法の実現可能性が確認され、高ステガノグラフィック帯域幅が実証された。
• ストリームの観察可能なパrameterに変更を加えないことで、高いレベルのステルス性を達成した。
• 概念実証実装により、リアルタイムIP電話環境における手法の実用性が検証された。
• 帯域幅と低検出性が重要な状況における不正通信への応用が有望である。