[논문 리뷰] A Text Steganography Method Using Pangram and Image Mediums

Youssef Bassil|arXiv (Cornell University)|2012. 12. 12.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 19인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 팬그램 문장과 압축 해제된 이미지 파일을 사용하여 비밀 메시지를 숨기는 이중 매체 텍스트 스테가노그래피 방법을 제안한다. 각 비밀 텍스트 문자는 무작위 시드 인덱스에서 시작하여 팬그램 내에서 해당 문자의 첫 번째 발생 위치를 찾아 위치를 결정하고, 그 시드와 오프셋을 이미지의 색상 채널의 세 개의 가장 낮은 비트(LSB)에 삽입함으로써 스테고그래피 분석에 대한 저항력을 높인다. 이는 데이터를 두 매체에 분산시켜 보다 안전하게 숨기는 방식이다.

ABSTRACT

Steganography is the art and science of writing hidden messages in such a way that no one apart from the sender and the receiver would realize that a secret communicating is taking place. Unlike cryptography which only scrambles secret data keeping them overt, steganography covers secret data into medium files such as image files and transmits them in total secrecy avoiding drawing eavesdroppers suspicions. However, considering that the public channel is monitored by eavesdroppers, it is vulnerable to stego-attacks which refer to randomly trying to break the medium file and recover the secret data out of it. That is often true because steganalysts assume that the secret data are encoded into a single medium file and not into multiple ones that complement each other. This paper proposes a text steganography method for hiding secret textual data using two mediums; a Pangram sentence containing all the characters of the alphabet, and an uncompressed image file. The algorithm tries to search for every character of the secret message into the Pangram text. The search starts from a random index called seed and ends up on the index of the first occurrence of the character being searched for. As a result, two indexes are obtained, the seed and the offset indexes. Together they are embedded into the three LSBs of the color channels of the image medium. Ultimately, both mediums mainly the Pangram and the image are sent to the receiver. The advantage of the proposed method is that it makes the covert data hard to be recovered by unauthorized parties as it uses two mediums, instead of one, to deliver the secret data. Experiments conducted, illustrated an example that explained how to encode and decode a secret text message using the Pangram and the image mediums.

연구 동기 및 목표

• 단일 매체 스테가노그래피의 취약성을 해결하기 위해 비밀 데이터를 두 매체에 분산함으로써 스테고 공격에 대한 저항력을 높이기 위해.
• 팬그램의 구조적 특성과 이미지 스테가노그래피를 활용하여 숨겨진 메시지의 탐지 가능성을 줄이기 위해.
• 도청자로부터 의심을 불러일으키지 않도록 비밀 텍스트 데이터를 안전하고 은밀하게 전송할 수 있는 방법을 개발하기 위해.
• 비밀 데이터가 단일 파일에만 인코딩되어 있다는 가정을 피하기 위해 스테고그래피 분석에 대한 저항력을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 이 방법은 영문 알파벳 26개를 모두 포함하는 문장인 팬그램을 비밀 텍스트의 수단으로 사용한다.
• 비밀 메시지의 각 문자에 대해 알고리즘은 무작위로 선택된 시드 인덱스에서 시작하여 팬그램 내에서 해당 문자의 첫 번째 발생 위치를 탐색한다.
• 알고리즘은 시드 인덱스와 문자의 첫 번째 발생까지의 거리(오프셋)를 기록하며, 이는 문자당 두 개의 인덱스를 생성한다.
• 이 두 인덱스(시드와 오프셋)는 압축되지 않은 이미지의 빨강, 초록, 파랑 채널의 세 개의 가장 낮은 비트(LSB)에 인코딩된다.
• 이미지는 주요 스테가노그래픽 수단으로서 팬그램의 문자 위치 인덱스를 삽입한다.
• 팬그램과 이미지 파일은 수신자에게 전송되며, 수신자는 동일한 시드와 인덱스 복호화 과정을 사용하여 비밀 메시지를 재구성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비밀 데이터를 단일 파일이 아닌 여러 매체에 분산함으로써 스테가노그래픽 보안을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 팬그램을 텍스트 기반 수단으로 사용할 경우 스테가노그래픽 시스템의 스테고그래피 분석에 대한 강건성은 어떻게 향상될 수 있는가?
• RQ3 텍스트와 이미지의 두 가지 다른 매체를 사용할 경우, 감시 중인 채널에서 숨겨진 메시지의 탐지 가능성은 어떻게 영향을 받는가?
• RQ4 팬그램 인덱싱과 LSB 이미지 스테가노그래피의 조합은 도청 조건 하에서 은밀한 통신을 얼마나 효과적으로 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 팬그램과 이미지를 모두 사용하여 비밀 텍스트 메시지를 성공적으로 인코딩하고 복호화하여 이중 매체 스테가노그래피의 실현 가능성을 입증한다.
• 비밀 데이터를 두 개의 다른 매체에 저장된 인덱스로 분할함으로써, 단일 파일에 삽입된 데이터를 가정하는 스테고그래피 분석 도구에 의해 탐지될 가능성이 감소한다.
• 팬그램을 사용함으로써 모든 필요한 문자가 색인화에 사용 가능해지며, 인코딩 과정에서 알파벳의 전체 범위를 커버할 수 있다.
• 실험을 통해 구체적인 예시를 들어 인코딩 및 복호화 과정을 설명하며, 방법의 정확성을 검증한다.
• 공격자가 비밀 메시지를 복구하기 위해 시도할 경우, 텍스트와 이미지 양쪽을 동시에 분석해야 하므로 공격의 복잡성이 증가한다.
• 비밀 데이터가 두 개의 수단에 분산되어 있기 때문에, 단일 매체 스테가노그래피를 대상으로 하는 일반적인 스테고그래피 분석 기법에 대해 저항력이 높아진다.