סטגנוגרפיה TCP או כיצד להסתיר העברת נתונים באינטרנט

חוקרים פולנים הציעו שיטה חדשה של סטגנוגרפיה ברשת המבוססת על תכונות ההפעלה של פרוטוקול שכבת התעבורה הנפוץ TCP. מחברי העבודה מאמינים שניתן להשתמש בתוכנית שלהם, למשל, לשליחת הודעות נסתרות במדינות טוטליטריות המטילות צנזורה קפדנית באינטרנט. בואו ננסה להבין מה בעצם החידוש ועד כמה הוא באמת שימושי.

קודם כל, אתה צריך להגדיר מהי סטגנוגרפיה. אז סטגנוגרפיה היא המדע של העברת מסרים נסתרים. כלומר, בשיטות שלה מנסים הצדדים להסתיר עצם ההעברה. זה ההבדל בין המדע הזה לקריפטוגרפיה, שמנסה להפוך את תוכן ההודעה לבלתי קריא. ראוי לציין שהקהילה המקצועית של קריפטוגרפים די מזלזלת בסטגנוגרפיה בשל הקרבה של האידיאולוגיה שלה לעקרון "ביטחון באמצעות ערפול" (אני לא יודע איך זה נשמע נכון ברוסית, משהו כמו "ביטחון באמצעות בורות ”). עקרון זה, למשל, משמש את Skype Inc. - קוד המקור של החייגן הפופולרי סגור ואף אחד לא באמת יודע איך בדיוק מוצפנים הנתונים. לאחרונה, אגב, ה-NSA התלונן על כך, כפי שציין המומחה המפורסם ברוס שנייר написал בבלוג שלי.

אם נחזור לסטגנוגרפיה, נשיב על השאלה: למה זה נחוץ בכלל אם יש קריפטוגרפיה? אכן, אתה יכול להצפין הודעה באמצעות אלגוריתם מודרני כלשהו ואם אתה משתמש במפתח ארוך מספיק, אף אחד לא יוכל לקרוא הודעה זו אלא אם תרצה בכך. אף על פי כן, לפעמים כדאי יותר להסתיר את עצם ההעברה הסודית. למשל, אם הרשויות הרלוונטיות יירטו את ההודעה המוצפנת שלכם ואינן יכולות לפענח אותה, אבל באמת רוצות, אז הרי ישנן שיטות לא ממוחשבות להשפיע ולהשיג מידע. זה נשמע אנטי אוטופי, אבל, אתה מבין, זה אפשרי באופן עקרוני. לכן עדיף לוודא שמי שלא אמור לדעת כלל שההעברה בוצעה. חוקרים פולנים בדיוק הציעו שיטה כזו. יתרה מכך, הם מציעים לעשות זאת באמצעות פרוטוקול שכל משתמש אינטרנט משתמש בו אלף פעמים ביום.

כאן אנו מתקרבים לפרוטוקול בקרת העברה (TCP). להסביר את כל הפרטים שלו, כמובן, לא הגיוני - זה ארוך, משעמם, ומי שצריך את זה כבר יודע את זה. בקיצור, אנו יכולים לומר ש-TCP הוא פרוטוקול שכבת תעבורה (כלומר, הוא עובד "מעל" IP ו"מתחת" לפרוטוקולי שכבת יישומים, כגון HTTP, FTP או SMTP), מה שמבטיח מסירה אמינה של נתונים מהשולח אל המקבל. מסירה אמינה פירושה שאם חבילה הולכת לאיבוד או מגיעה שונה, TCP תדאג להעביר חבילה זו. שימו לב ששינויים בחבילה כאן אינם מתכוונים לעיוות מכוון של נתונים, אלא לשגיאות שידור המתרחשות ברמה הפיזית. לדוגמה, בזמן שהחבילה נעה לאורך חוטי נחושת, כמה ביטים שינו את ערכם להיפך או אבדו לחלוטין בין הרעש (אגב, עבור Ethernet, ערך ה-Bit Error Rate הוא בדרך כלל בערך 10-8 ). אובדן מנות במעבר הוא גם תופעה שכיחה יחסית באינטרנט. זה יכול להתרחש, למשל, בגלל העומס על הנתבים, מה שמוביל לגלישה במאגר וכתוצאה מכך לביטול כל החבילות החדשות שהגיעו. בדרך כלל, שיעור החבילות האבודות הוא בערך 0.1%, ועם ערך של כמה אחוזים, TCP מפסיק לעבוד כרגיל - הכל יהיה איטי נורא עבור המשתמש.

לפיכך, אנו רואים שהעברת (שידור חוזר) של מנות היא תופעה שכיחה עבור TCP ובאופן כללי, הכרחית. אז למה לא להשתמש בו לצרכי סטגנוגרפיה, בהתחשב בעובדה ש-TCP, כפי שצוין לעיל, נמצא בשימוש בכל מקום (לפי הערכות שונות, כיום חלקו של TCP באינטרנט מגיע ל-80-95%). המהות של השיטה המוצעת היא לשלוח בהודעה המועברת לא את מה שהיה בחבילה הראשית, אלא את הנתונים שאנו מנסים להסתיר. יחד עם זאת, לא כל כך קל לזהות תחליף כזה. אחרי הכל, אתה צריך לדעת איפה לחפש - מספר חיבורי ה-TCP בו-זמנית שעוברים דרך הספק הוא פשוט עצום. אם אתה יודע את הרמה המשוערת של שידור חוזר ברשת, אתה יכול להתאים את מנגנון ההעברה הסטגנוגרפי כך שהחיבור שלך לא יהיה שונה מאחרים.

כמובן, שיטה זו אינה נקייה מחסרונות. לדוגמה, מנקודת מבט מעשית, יישום זה לא יהיה כל כך קל - זה ידרוש שינוי מחסנית הרשת במערכות הפעלה, אם כי אין בזה שום דבר קשה באופן בלתי רגיל. בנוסף, אם יש לך מספיק משאבים, עדיין אפשר לזהות חבילות "סודיות" על ידי צפייה וניתוח של כל חבילה ברשת. אבל ככלל, זה כמעט בלתי אפשרי, אז הם בדרך כלל מחפשים חבילות וחיבורים בולטים בצורה כלשהי, והשיטה המוצעת היא בדיוק מה שהופך את החיבור שלך ללא יוצא מן הכלל. ואף אחד לא מונע ממך להצפין נתונים סודיים ליתר בטחון. יחד עם זאת, החיבור עצמו יכול להישאר לא מוצפן כדי לעורר פחות חשד.

מחברי העבודה (אגב, למעוניינים, כאן היא) הראתה ברמת הסימולציה שהשיטה המוצעת פועלת כמתוכנן. אולי בעתיד מישהו יעסוק ביישום הרעיונות שלו בפועל. ואז, יש לקוות, תהיה קצת פחות צנזורה באינטרנט.

מקור: www.habr.com