[論文レビュー] Hiding Information in Retransmissions

Wojciech Mazurczyk, Miłosz Smolarczyk+1 more|ArXiv.org|May 4, 2009

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 15被引用数 23

ひとこと要約

この論文では、再送受信の応答を意図的に遅らせる（アッセプタンスを送信しない）ことで再送を誘発し、その再送パケットに本来のデータの代わりにステガノグラムを埋め込む、RSTEGと呼ばれる新しいステガノグラフィック技術を紹介する。シミュレーションでは最大1.2 kbpsのステガノグラフィック帯域幅を達成しており、実際のネットワークトラフィックにおいても実現可能性と低検出可能性を示している。

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.

研究の動機と目的

• プロトコル動作を変更せずに既存のネットワーク再送メカニズムを活用するコントロール通信手法の開発。
• プロトコルの異常を引き起こさず、通常のプロトコル意味論内での動作により検出を最小限に抑えること。
• さまざまなTCP再送メカニズム下での提案手法のステガノグラフィック帯域幅とネットワークインパクトの評価。
• 全体の再送率を増加させることなく、再送パケットにデータを埋め込むことの実現可能性の証明。
• 広く展開されているトランスポートプロトコル（例：TCP）に適用可能な実用的なステガノグラフィックソリューションの提供。

提案手法

• 意図的にアッセプタンス（ACK）パケットの送信を遅延または省略することで、以前に送信されたデータパケットの再送を誘発する。
• 元のユーザーデータを再送する代わりに、再送パケットのペイロードフィールドにステガノグラムを搭載する。
• 秘密データを再送パケットのデータフィールドにマッピングする事前に定義された符号化方式を用いてペイロードを埋め込む。
• この技術は、RTOベースおよびSACKベースの再送メカニズムに特化して適用される。
• さまざまなネットワーク状態をモデル化し、ステガノグラフィックスルーレットと再送オーバーヘッドを測定するために、シミュレーション環境が使用される。
• 再送回数が通常のプロトコル動作範囲内に保たれるように、検出を避けるための措置が講じられる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プロトコル動作を変更せずに、ネットワーク再送に信頼性を持ってコントロールデータを埋め込むことは可能か？
• RQ2 TCPにおける再送ベースのステガノグラフィーで達成可能なステガノグラフィック帯域幅はどの程度か？
• RQ3 RSTEGは全体の再送率およびネットワークパフォーマンスにどのような影響を及えるか？
• RQ4 さまざまなTCP再送メカニズム（例：RTO、SACK）は、ステガノグラフィックスルーレットにどのような影響を及えるか？
• RQ5 標準的なネットワーク監視およびトラフィック解析下でも、RSTEGは検出されないまま保てるか？

主な発見

• シミュレーション環境下でRSTEGは最大1.2 kbpsのステガノグラフィック帯域幅を達成しており、ネットワーク状態や再送メカニズムに依存する。
• 総再送回数にわずかな増加しか引き起こさず、通常のプロトコル動作範囲内に保たれる。
• SACKベースの再送メカニズムはRTOベースのものよりも高いステガノグラフィックスルーレットをサポートする。
• プロトコルの異常や異常なトラフィックパターンを導入しないため、低検出性を維持する。
• TCPスタックやネットワークインfraの変更なしに、ステガノグラフィックペイロードの埋め込みと抽出が正常に実行された。
• シミュレーション結果から、RSTEGが実世界のTCPベースネットワークにおけるコントロール通信に実用可能であることが確認された。