[논문 리뷰] Hiding Information in Retransmissions

Wojciech Mazurczyk, Miłosz Smolarczyk외 1명|ArXiv.org|2009. 05. 04.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 15인용 수 23

한 줄 요약

이 논문은 TCP 재전송 메커니즘을 활용하여 재전송 패킷에 데이터를 숨기는 새로운 스테가노그래픽 기법인 RSTEG를 소개한다. 이 기법은 의도적으로 확인 응답(ACK)을 유보시켜 재전송를 유도하며, 원래 데이터 대신 스테가노그래픽 메시지를 담은 재전송 패킷을 사용한다. 시뮬레이션 결과, 최대 1.2 kbps의 스테가노그래픽 대역폭을 달성하여 실제 네트워크 트래픽에서 실현 가능하고 탐지에 매우 민감하지 않음을 입증한다.

ABSTRACT

The paper presents a new steganographic method called RSTEG (Retransmission Steganography), which is intended for a broad class of protocols that utilises retransmission mechanisms. The main innovation of RSTEG is to not acknowledge a successfully received packet in order to intentionally invoke retransmission. The retransmitted packet carries a steganogram instead of user data in the payload field. RSTEG is presented in the broad context of network steganography, and the utilisation of RSTEG for TCP (Transport Control Protocol) retransmission mechanisms is described in detail. Simulation results are also presented with the main aim to measure and compare the steganographic bandwidth of the proposed method for different TCP retransmission mechanisms as well as to determine the influence of RSTEG on the network retransmissions level.

연구 동기 및 목표

• 프로토콜 동작을 변경하지 않고 기존 네트워크 재전송 메커니즘을 활용하는 은밀한 통신 방법을 개발하기 위해.
• 프로토콜 이상 현상 없이 정상적인 프로토콜 의미론 내에서 운영하여 탐지 가능성을 최소화하기 위해.
• 다양한 TCP 재전송 메커니즘 하에서 제안된 방법의 스테가노그래픽 대역폭과 네트워크 영향을 평가하기 위해.
• 전반적인 재전송 비율을 증가시키지 않으면서 재전송된 패킷에 데이터를 임bedding하는 것이 가능한지 입증하기 위해.
• 전 세계적으로 널리 사용되는 전송 프로토콜인 TCP와 같은 프로토콜에 적용 가능한 실용적인 스테가노그래픽 솔루션을 제공하기 위해.

제안 방법

• 의도적으로 확인 응답(ACK) 패킷을 지연하거나 생략하여 이전에 전송된 데이터 패킷의 재전송를 유도한다.
• 원래 사용자 데이터를 재전송하는 대신, 재전송된 패킷의 페이로드 필드에 스테가노그램을 싣는다.
• 기본적으로 정의된 인코딩 체계를 사용하여 기밀 데이터를 재전송된 패킷의 데이터 필드에 매핑하여 임베딩한다.
• 이 기법은 RTO 기반 및 SACK 기반 재전송 메커니즘을 포함한 TCP의 재전송 메커니즘에 특별히 적용된다.
• 다양한 네트워크 조건을 모델링하고 스테가노그래픽 대역폭 및 재전송 오버헤드를 측정하기 위해 시뮬레이션 환경을 사용한다.
• 재전송 횟수가 정상적인 프로토콜 행동 범위 내에 유지되도록 보장하여 탐지 가능성을 줄인다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프로토콜 동작을 변경하지 않고 네트워크 재전송에 은밀한 데이터를 신뢰성 있게 임베딩할 수 있는가?
• RQ2 TCP에서 재전송 기반 스테가노그래피를 사용할 경우 도달 가능한 스테가노그래픽 대역폭는 얼마인가?
• RQ3 RSTEG는 전반적인 재전송 비율과 네트워크 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 다양한 TCP 재전송 메커니즘(예: RTO, SACK)은 스테가노그래픽 대역폭에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 표준 네트워크 모니터링 및 트래픽 분석 하에서 RSTEG는 탐지되지 않을 수 있는가?

주요 결과

• RSTEG는 네트워크 조건와 재전송 메커니즘에 따라 시뮬레이션 환경에서 최대 1.2 kbps의 스테가노그래픽 대역폭을 달성한다.
• 전체 재전송 횟수에 대한 증가 폭이 미미하여 정상적인 프로토콜 행동 범위 내에 유지된다.
• SACK 기반 재전송 메커니즘이 RTO 기반 메커니즘보다 더 높은 스테가노그래픽 대역폭을 지원한다.
• 프로토콜 이상 현상이나 비정상적인 트래픽 패tern을 유발하지 않아 탐지 가능성이 매우 낮다.
• TCP 스택이나 네트워크 인fra구조의 수정 없이도 스테가노그래픽 페이로드를 성공적으로 임베딩하고 추출할 수 있다.
• 시뮬레이션 결과, RSTEG가 실제 TCP 기반 네트워크에서 은밀한 통신에 실현 가능하다는 것이 확인되었다.