[论文解读] Using Transcoding for Hidden Communication in IP Telephony

Wojciech Mazurczyk, Paweł Szaga+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2011

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 19被引用 6

一句话总结

本文提出TranSteg，一种新颖的IP电话隐写方法，利用语音编解码器转码在未使用的载荷空间中隐藏数据。通过选择更高效的编解码器以减小载荷大小，同时保持原始流的外观不变，TranSteg在剩余空间中嵌入隐蔽数据，在单网络点检测场景下实现了高隐写带宽与低可检测性。

ABSTRACT

The paper presents a new steganographic method for IP telephony called TranSteg (Transcoding Steganography). Typically, in steganographic communication it is advised for covert data to be compressed in order to limit its size. In TranSteg it is the overt data that is compressed to make space for the steganogram. The main innovation of TranSteg is to, for a chosen voice stream, find a codec that will result in a similar voice quality but smaller voice payload size than the originally selected. Then, the voice stream is transcoded. At this step the original voice payload size is intentionally unaltered and the change of the codec is not indicated. Instead, after placing the transcoded voice payload, the remaining free space is filled with hidden data. TranSteg proof of concept implementation was designed and developed. The obtained experimental results are enclosed in this paper. They prove that the proposed method is feasible and offers a high steganographic bandwidth. TranSteg detection is difficult to perform when performing inspection in a single network localisation.

研究动机与目标

• 开发一种利用编解码器转码实现IP电话中隐蔽通信的隐写技术。
• 通过编解码器优化产生的未使用载荷空间，提升隐写带宽。
• 通过避免对语音流元数据或载荷大小的可检测更改，维持隐蔽通信的隐蔽性。
• 通过概念验证实现，证明该方法的可行性和性能。
• 评估该方法在单点网络检测下的抗检测能力。

提出的方法

• 该方法选择一种在保持可接受语音质量的同时，产生比原始编解码器更小载荷大小的编解码器。
• 使用选定的编解码器对原始语音流进行转码，但人为地将载荷大小维持在原始值。
• 将转码后载荷中的未使用空间填充为隐藏数据（即隐写码）。
• 不在流中发送编解码器变更信号，从而保持正常流量的外观。
• 隐写嵌入发生在编解码器级别，利用不同编解码器之间压缩效率的差异。
• 开发并测试了概念验证实现，以验证该方法的可行性和性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以通过转码在IP电话中创建隐藏载荷空间，而不会改变流的可观察特征？
• RQ2 所提出的方法是否在单点网络检测下实现高隐写带宽且保持不可检测？
• RQ3 编解码器的选择如何影响可用于隐写嵌入的空间？
• RQ4 语音质量退化对方法的可行性和隐蔽性有何影响？
• RQ5 该方法是否可在真实IP电话系统中实现而不会被检测到？

主要发现

• TranSteg方法通过选择更高效的编解码器成功创建了未使用的载荷空间，从而实现隐写数据的嵌入。
• 该方法保持了原始载荷大小和编解码器信号，使其在单网络点检测下难以被发现。
• 实验结果证实了该方法的可行性，并展示了高隐写带宽。
• 该技术通过避免对流的可观察参数进行更改，实现了高度隐蔽。
• 概念验证实现验证了该方法在实时IP电话环境中的实用性。
• 该方法在对带宽和低可检测性要求较高的隐蔽通信中具有应用前景。