TCP steganograafia või kuidas varjata andmete edastamist internetis

Poola teadlased pakkusid välja uue meetodi võrgu steganograafia jaoks, mis põhineb laialdaselt kasutatava TCP transpordi protokolli omadustel. Töö autorid usuvad, et nende skeemi saab kasutada näiteks varjatud sõnumite edastamiseks totalitaarsetes riikides, kus kehtib ranged internetitsensuur. Proovime välja selgitada, milles see uuendus seisneb ja kui kasulik see tegelikult on.

Esiteks tuleb välja selgitada, mis on steganograafia. Seega, steganograafia on teadus varjatud sõnumite edastamisest. See tähendab, et selle meetodeid kasutades püüavad osalised varjata selle edastamise fakti. Just see eristab seda teadust krüptograafiast, mis püüab teate sisu lugemise eest kaitsmisega. Tuleb märkida, et professionaalne krüptograafide kogukond suhtub steganografiasse pigem põlguselt, kuna selle ideoloogia on lähedane «Security through obscurity» (kindel ei tea, kuidas see vene keeles kõlab, midagi sellist nagu «Ohutus teadmiste puudumise tõttu»). Seda põhimõtet näiteks kasutab Skype Inc. — populaarse kõnesoftware allika kood on suletud ja keegi ei tea täpselt, kuidas andmete krüpteerimine toimib. Hiljuti kaebas sellest ka NSA, mille kohta kuulus spetsialist Bruce Schneier kirjutas oma blogis.

Tagsides, kui minna tagasi steganograafiasse, vastame küsimusele, miks see üldse vajalik on, kui on olemas krüptograafia. Tõepoolest, saate sõnumi kindlustada mõne kaasaegse algoritmiga ja piisavalt pika võtmega ei saa keegi seda lugeda, kui te ise seda ei soovi. Sellegipoolest võib mõnikord olla kasulikum varjata isegi salajase edastamise fakti. Näiteks, kui vastavad ametiasutused on teie krüptitud sõnumi kinni püüdnud, ei saa nad seda dekrüpteerida, kuid nad soovivad kindlasti teada, mis seal sees on. Lõppkokkuvõttes on olemas ka mittearvutiga meetodeid teabe hankimiseks ja mõjutamiseks. See kõlab düstoopiliselt, kuid nõustuge, et see on põhimõtteliselt võimalik. Seetõttu oleks parem teha nii, et need, kellele see ei ole ettenähtud, ei teadnud üldse, et edastamine toimus. Poola teadlased on just välja pakkunud sellise meetodi. Ja nad soovivad seda teha protokolli abil, mida iga internetikasutaja kasutab tuhat korda päevas.

Siin oleme lähenenud Transmission Control Protocol (TCP) mõistmisele. Selle põhjalike detailide selgitamine ei ole ilmselt vajalik - see on pikk ja igav, ning need, kellele see huvi pakub, teavad seda nagunii. Lühidalt võib öelda, et TCP on transpordikiht (st töötab "IP-i" kohal ja rakenduse protokollide, nagu HTTP, FTP või SMTP, all), mis tagab andmete usaldusväärse edastamise saatjalt vastuvõtjale. Usaldusväärne edastus tähendab, et kui mõni pakett kaob või saab muutuste tõttu kätte, hoolitseb TCP, et see pakett uuesti edastataks. Tulemuste muutmine tähendab siin mitte tahtlikku andmete moonutamist, vaid tõrkeid edastuse käigus füüsilisel tasandil. Näiteks, kui pakett kulgeb läbi vaskkaablite, võivad mõned bitid oma väärtused vastupidiseks muuta või kaduda signaalihäirete keskel (üldiselt võetakse Etherneti puhul Bit Error Rate-iks väärtuseks ligikaudu 10-8). Pakettide kaotamine teel on internetis ka suhteliselt sage nähtus. See võib juhtuda näiteks marsruuterite ülekoormuse tõttu, mis põhjustab puhverdamise ülevoolu ja seetõttu lõpetatakse uute pakettide vastuvõtt. Üldiselt on kaotatud pakettide osakaal umbes 0,1%, ja kui see tõuseb paarikümne protsendini, lakkab TCP normaalne toimimine - kasutaja kogeb tõsiseid viivitusi.

Nii näeme, et pakettide edastamine (retsükkel) on TCP jaoks sageli vajalik ja kasulik. Miks mitte kasutada seda steganograafia vajaduste tarbeks, kuna TCP-d, nagu eelnevalt mainitud, kasutatakse laialdaselt (erinevate hinnangute kohaselt ulatub TCP osakaal internetis 80-95% -ni). Ettepaneku meetodi olemus seisneb selles, et edastatavas sõnumis saadetakse mitte seda, mis oli algses paketis, vaid need andmed, mida me üritame varjata. Samuti ei ole sellise asenduse tuvastamine sugugi lihtne. Peab teadma, kuhu vaadata - koos TCP ühenduste arv, mis läbivad pakkujat, on lihtsalt tohutu. Kui tead vahepealset edastuse taset, siis saab seadistada steganograafilise edastuse mehhanismi nii, et teie ühendust ei saaks teiste omadest eristada.

Muidugi pole see meetod puudustest vabastatud. Näiteks praktiliselt on selle rakendamine keeruline — see nõuab operatsioonisüsteemides võrgustiku stacki muutmist, ehkki midagi ülemäära keerulist selles ei ole. Lisaks, kui ressursse on piisavalt, on siiski võimalik avastada „salajasi“ pakette, selleks tuleb iga paketti võrgus vaadata ja analüüsida. Kuid reeglina on see peaaegu võimatu, seetõttu otsitakse tavaliselt midagi eristuvat pakettide ja ühenduste seas, ning pakutud meetod teeb just teie ühenduse tavaliseks. Ja ei keegi ei sega teid salajaste andmete krüpteerimisel igaks juhuks. Samas võib ühendus jääda krüpteerimata, et tekitada vähem kahtlusi.

Töö autorid (muuseas, kellele huvi pakub, siin on näitavad simuleerimistest, et pakutud meetod töötab nagu plaanitud. Võib-olla tegeleb keegi tulevikus nende idee rakendamisega praktikas. Ja siis, loodetavasti, väheneb internetis natuke tsensuuri.

Allikas: habr.com