[논문 리뷰] Steganography of VoIP Streams

Wojciech Mazurczyk, Krzysztof Szczypiorski|ArXiv.org|2008. 05. 19.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 20인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 VoIP 스트림을 통한 도청 통신을 위한 두 가지 새로운 스테가노그래픽 기법을 제안한다: (1) RTP/RTCP 헤더의 사용되지 않는 필드를 활용하는 네트워크 수준의 스테가노그래피, 및 (2) 지연된 오디오 패킷을 이용하는 하이브리드 저장-타이밍 채널인 LACK(Lost Audio Packets Steganography). 저자는 일반적인 VoIP 통화 동안 최대 1.5 kbps의 도청 데이터를 전송할 수 있음을 입증하며, 낮은 탐지 가능성과 실용성을 갖춘 도청 채널을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• RTP 및 RTCP와 같은 VoIP 프로토콜에 특화된 스테가노그래픽 솔루션이 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 음질 저하 없이 실시간 음성 스트림에서 도청 통신 채널을 탐색하기 위해.
• VoIP 트래픽의 프로토콜 수준 및 타이밍 기반 특성을 활용한 실용적인 스테가노그래픽 방법을 설계하고 평가하기 위해.
• 일반적인 VoIP 대화 단계에서 달성 가능한 최대 도청 데이터 용량을 정량화하기 위해.

제안 방법

• 첫 번째 방법은 RTP 및 RTCP 프로토콜 헤더의 사용되지 않거나 예약된 필드를 활용하여 도청 데이터를 임bedding하는 것으로, 스테가노그래픽 페이로드 저장을 위해 기존 프로토콜 설계를 활용한다.
• 두 번째 방법인 LACK는 손실되거나 지연된 오디오 패킷의 타이밍을 도청 신호 전달 수단으로 사용하며, 저장 채널과 타이밍 채널을 결합한다.
• 이 방법은 패킷 손실 또는 지연 패턴을 송신자가 제어하여 음질에 영향을 주지 않고 이진 데이터를 인코딩할 수 있다고 가정한다.
• 시스템은 일반적인 VoIP 조건 하에서 평가되며, 실제 네트워크 행동과 통화 지속 시간을 시뮬레이션한다.
• 도청 데이터는 패킷 간 도착 간격과 헤더 필드를 조작하여 인코딩되며, 수신자는 동기화된 타이밍과 헤더 추출 논리로 복호화한다.
• 저자는 실제 VoIP 스트림을 대상으로 한 실험적 평가를 통해 두 기법의 실현 가능성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RTP 및 RTCP 헤더의 사용되지 않는 필드가 VoIP 스트림에서 스테가노그래픽 데이터 임베딩에 효과적으로 활용될 수 있는가?
• RQ2 손실되거나 지연된 오디오 패킷의 타이밍이 VoIP에서 신뢰할 수 있는 도청 채널을 만들 수 있는가?
• RQ3 스테가노그래픽 기법을 사용할 때 일반적인 VoIP 대화에서 달성 가능한 최대 도청 데이터 전송 속도는 얼마인가?
• RQ4 제안된 스테가노그래피는 VoIP 스트림의 청취 품질과 네트워크 행동에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 프로토콜 수준 및 타이밍 기반 특성을 활용함으로써, 기본적인 스테가노그래피 분석에서 이러한 방법들이 탐지되지 않을 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 네트워크 스테가노그래피 기법은 RTP 및 RTCP 헤더의 사용되지 않는 필드에 도청 데이터를 성공적으로 임베딩하여 일반적인 VoIP 세션에서 최대 1.5 kbps의 도청 데이터 전송 속도를 달성한다.
• LACK 방법은 지연되거나 손실된 오디오 패킷을 타이밍 기반 스테가노그래픽 채널로 활용하여 오디오 콘텐츠를 변경하지 않고도 신뢰성 있는 데이터 전송을 가능하게 한다.
• 두 기법의 총 도청 용량은 표준 VoIP 대화 기간 동안 약 1.5 kbps에 이르며, 실용적인 구현 가능성을 입증한다.
• 스테가노그래픽 기법은 음질 저하가 없으며, 정상적인 프로토콜 행동과 네트워크 지터 내성 범위 내에서 작동하기 때문이다.
• 실험 결과는 두 기법이 핵심 VoIP 인fra구조의 수정 없이도 실시간 VoIP 환경에서 구현 가능하다는 것을 확인한다.
• 결과적으로 이러한 스테가노그래픽 접근법은 전통적인 암호화가 의심을 낳을 수 있는 환경에서 도청 통신에 실용적으로 적용 가능하다는 것을 시사한다.