[论文解读] A Text Steganography Method Using Pangram and Image Mediums

Youssef Bassil|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2012

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 19被引用 3

一句话总结

本文提出一种双介质文本隐写方法，利用一个全字母句和一个未压缩图像文件隐藏秘密消息。通过在全字母句中定位每个字符相对于随机种子索引的位置，将该种子索引和偏移量嵌入图像颜色通道的最低三位，从而通过在两个介质间分布数据，提升对隐写分析的抗性。

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.

研究动机与目标

• 通过将秘密数据分布在两个介质中，解决单介质隐写在面对隐写攻击时的脆弱性问题。
• 通过利用全字母句和图像隐写的结构特性，降低隐藏消息的可检测性。
• 开发一种方法，实现文本数据的安全、隐蔽传输，避免引起窃听者的怀疑。
• 通过避免假设秘密数据仅编码于单一文件，提升对隐写分析的抵抗能力。

提出的方法

• 该方法使用一个全字母句——即包含英文字母表全部26个字母的句子——作为秘密文本的载体。
• 对于秘密消息中的每个字符，算法从一个随机选择的种子索引位置开始，在全字母句中搜索该字符的首次出现位置。
• 该算法记录种子索引和偏移量（从种子到字符首次出现的距离），每个字符生成两个索引。
• 这两个索引（种子和偏移量）被编码进未压缩图像的红、绿、蓝通道的最低三位（LSBs）中。
• 图像作为主要的隐写介质，嵌入来自全字母句的字符位置索引。
• 全字母句和图像文件一并发送给接收方，接收方通过使用相同的种子和索引解码过程重建秘密消息。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过将秘密数据分布在多个介质中而非依赖单一文件，来提升隐写安全性？
• RQ2 使用全字母句作为基于文本的载体，能否增强隐写系统对隐写分析的鲁棒性？
• RQ3 在受监控信道中，使用两种不同介质——文本和图像——对隐藏消息的可检测性有何影响？
• RQ4 全字母句索引与LSB图像隐写结合，在面对窃听者时，能否有效保持隐蔽通信？

主要发现

• 所提出的方法成功利用全字母句和图像编码并解码秘密文本消息，验证了双介质隐写的可行性。
• 通过将秘密数据拆分为存储在两个不同介质中的索引，该方法降低了依赖单文件嵌入假设的隐写分析工具检测到消息的可能性。
• 使用全字母句可确保所有必需字符在编码过程中均可用，从而实现对字母表的完整覆盖。
• 实验通过具体示例展示了编码与解码过程，验证了该方法在操作上的正确性。
• 双介质方法增加了攻击者试图恢复秘密消息的复杂度，因为攻击者必须同时分析文本和图像。
• 由于数据分布在两个载体上，该方法对针对单介质隐写的常见隐写分析技术具有抗性。