TCP steganograafia või kuidas varjata andmeedastust internetis

Poola teadlased on pakkunud välja uue võrgu steganograafia meetodi, mis põhineb laialdaselt levinud TCP taseme transportprotokolli omadustel. Töö autorid usuvad, et nende skeemi saab näiteks kasutada varjatud sõnumite edastamiseks totalitaarsetes riikides, kus kehtestatakse ranged interneti tsensuuri meetmed. Uurime, milles tegelikult seisneb uuendus ja kui kasulik see tõeliselt on.

Esiteks tuleb määratleda, mis on steganograafia. Nii et steganograafia on teadus varjatud sõnumite edastamisest. See tähendab, et selle meetodite kasutamisel püüavad osalised varjata sõnumi edastamise fakti. Selles seisnebki selle teaduse erinevus krüptograafiast, mis püüab teha sõnumi sisu loetamatuks.. Tuleb märkida, et professionaalne krüptograafide kogukond hindab steganograafiat üsna põlglikult, kuna selle ideoloogia sarnaneb põhimõttega „Turvalisus läbi ebamugavuste“ (ma ei tea, kuidas see õigesti eesti keeles kõlab, midagi sellist nagu „Turvalisus teadmiste puudumise kaudu“). Seda põhimõtet kasutab näiteks ettevõte Skype Inc. — nende populaarse telefonirakenduse lähtekood on suletud ja keegi ei tea täpselt, kuidas andmete krüptimine toimub. Muide, hiljuti kaebas selle üle NSA, nagu rääkis tuntud spetsialist Bruce Schneier kirjutas oma blogis.

Tagasi steganograafia juurde, vastame küsimusele, miks see üldse vajalik on, kui on olemas krüptograafia. Tõepoolest, sõnumit saab ju krüpteerida mõne kaasaegse algoritmiga ning piisava pikkusega võtmega ei saa keegi seda lugeda, välja arvatud juhul, kui te ei taha. Siiski, mõnikord on kasulikum varjata isegi asjaolu, et sõnum on salaja edastatud. Näiteks kui vastavad asutused on teie krüpteeritud sõnumi haaranud ja ei suuda seda dešifreerida, kuid tahavad seda väga, siis lõpuks on olemas ka mitte-arvutistikku kuuluvad meetodid survetegemiseks ja teabe hankimiseks. See kõlab düstoopiliselt, kuid nõustuge, et see on põhimõtteliselt võimalik. Seetõttu oleks parem, kui need, kellele ei tohi teada anda, ei teaks üldse, et edastamine toimus. Poola teadlased on just sellise meetodi välja pakkunud. Ja nad soovitavad seda teha protokolli abil, mida iga interneti kasutaja kasutab tuhat korda päevas.

Siin oleme jõudnud Transmission Control Protocoli (TCP) juurde. Kõik selle detailide arutlemine oleks mõttetu — see oleks liiga pikk ja igav, ja need, kellel on vaja, juba teavad. Üldiselt võib öelda, et TCP on transpordikiht protokoll (st toimib „IP kohal“ ja „rakenduse protokollide all“, näiteks HTTP, FTP või SMTP), mis tagab usaldusväärse andmete edastamise saatjalt saajale. Usaldusväärne edastamine tähendab, et kui mõni paket kaob või jõuab muudatustega, siis TCP hoolitseb selle eest, et see pakett saadetaks uuesti. Oluline on märkida, et muudatuste all mõistetakse mitte tahtlikku andmete moonutamist, vaid edastamisvigu, mis tekivad füüsilisel tasandil. Näiteks, samal ajal kui pakett liigub läbi vasest juhtmete, võivad paar biti oma väärtust muuta vastupidiseks või hoopis kaduda müra tõttu (Üldiselt, Ethernetis arvatakse, et Bit Error Rate on ligikaudu 10-8). Pakettide kaotamine teel on samuti suhteliselt sage nähtus internetis. See võib juhtuda näiteks marsruuterite koormuse tõttu, mis viib puhverdamise ületäitumiseni ja seeläbi kõigi uus saabuvate paketide mahakandmiseni. Tavaliselt kaotatud paketide osakaal on umbes 0,1%, ja kui see väärtus tõuseb paariprotsendini, lakkab TCP normaalselt toimimast — kasutajal toimub kõik äärmiselt viivitustega.

Seega näeme, et pakettide edastamine (retsirkulatsioon) on TCP-s sageli esinev ja igati vajalik nähtus. Nii et miks mitte kasutada seda steganograafia vajadustega, arvestades, et TCP-t, nagu ülal mainitud, kasutatakse laialdaselt (erinevate hinnangute kohaselt on TCP osakaal internetis tänaseks 80-95% ulatuses). Pakutud meetodi põhimõte on saata edastatavas sõnumis mitte seda, mis oli algses paketis, vaid need andmed, mida me püüame varjata. Sel juhul ei ole sellise asenduse avastamine sugugi kerge. Lõppude lõpuks tuleb teada, kuhu vaadata — samaaegsete TCP-ühenduste hulk, mis teenusepakkuja kaudu läbib, on lihtsalt tohutu. Kui teada ligikaudne retsirkulatsiooni tase võrgus, saab steganograafilise edastamise mehhanismi kohandada nii, et teie ühendus ei erineks teistest.

Muidugi ei ole see meetod puudustest vaba. Näiteks praktikast lähtudes ei ole selle rakendamine niisama lihtne — see nõuab muudatusi operatsioonisüsteemide võrgukihis, kuigi selles ei ole midagi ülemäära keerulist. Lisaks, kui ressursse on piisavalt, võib ikkagi avastada "salajasi" pakette, selleks tuleb analüüsida iga võrku minevat paketti. Kuid tavaliselt on see praktiliselt võimatu, seega otsitakse tavaliselt silmapaistvaid pakette ja ühendusi, ning pakutud meetod muudab just teie ühenduse tähelepanematuks. Ka ei takista miski teid salajaste andmete krüpteerimast igaks juhuks. Samal ajal võib ise ühendus jääda krüpteerimata, et tekitada vähem kahtlust.

Töö autorid (muide, kellele huvitatud, siin on näitasid) simuleeritud tasandil, et pakutud meetod töötab nagu oli kavandatud. Loodetavasti tegeleb keegi tulevikus nende idee rakendamisega praktikas. Siis, loodame, võib internetis natuke vähem tsensuuri olla.

Allikas: habr.com