სტეგანოგრაფია ფაილების მიხედვით: მონაცემების დამალვა უშუალოდ სექტორებში

მოკლე წინასიტყვაობა

სტეგანოგრაფია, თუ ვინმეს არ ახსოვს, რაღაც კონტეინერში მალავს ინფორმაციას. მაგალითად, სურათებში (განხილულია აქ и აქ). თქვენ ასევე შეგიძლიათ მონაცემების დამალვა ფაილური სისტემის სერვისის ცხრილებში (ამის შესახებ დაიწერა აქ), და კიდევ TCP პროტოკოლის სერვისის პაკეტებში. სამწუხაროდ, ყველა ამ მეთოდს აქვს ერთი ნაკლი: იმისათვის, რომ კონტეინერში შეუმჩნევლად „ჩასვათ“ ინფორმაცია, გჭირდებათ მზაკვრული ალგორითმები, რომლებიც ითვალისწინებენ კონტეინერის შიდა სტრუქტურის თავისებურებებს. და პრობლემები წარმოიქმნება კონტეინერის მანიპულირებისადმი გამძლეობით: მაგალითად, თუ ოდნავ დაარედაქტირებთ სურათს, ფარული ინფორმაცია იკარგება.

შესაძლებელია თუ არა რაიმე სახის მზაკვრული ალგორითმების და მონაცემებით დახვეწილი მანიპულაციების გარეშე და მაინც უზრუნველყოს კონტეინერის ფუნქციონირება და ფარული მონაცემების უსაფრთხოების მისაღები დონე? წინ ვიხედები, მე ვიტყვი - დიახ, შეგიძლია! მე კი შემოგთავაზებთ კომუნალურს.

მეთოდის სისხლიანი დეტალები

ძირითადი იდეა ისეთივე მარტივია, როგორც შუბლზე დარტყმა: დისკზე არის ადგილები, რომლებზეც ოპერაციული სისტემა არასოდეს წერს (ან წერს იშვიათ შემთხვევებში). იმისათვის, რომ თავიდან ავიცილოთ ამ ტერიტორიების მოძიება მზაკვრული ალგორითმების გამოყენებით, ჩვენ გამოვიყენებთ ზედმეტობას - ანუ, ჩვენ ბევრჯერ გავამეორებთ ჩვენს ფარულ ინფორმაციას დისკის ყველა სექტორში. შემდეგ, მთელი ამ ბრწყინვალების თავზე, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ საჭირო ტიხრები, დაფორმატოთ ფაილური სისტემები, ჩაწეროთ ფაილები და დააინსტალიროთ OS - ერთი და იგივე, საიდუმლო მონაცემების ნაწილი შეინახება და შეიძლება მოიძებნოს და განმეორებითი დუბლირება დაგვეხმარება. შეაერთეთ ორიგინალი მთლიანი ნაჭრებიდან.

ამ მეთოდის უპირატესობა აშკარაა: ჩვენ არ ვართ დამოკიდებული ფაილის ფორმატზე, ან თუნდაც გამოყენებული ფაილური სისტემის ტიპზე.

ნაკლოვანებები ასევე, ვფიქრობ, აშკარაა:

• საიდუმლო მონაცემების შეცვლა შესაძლებელია მხოლოდ მთლიანი დისკის სრულად გადაწერით, რასაც მოჰყვება მომხმარებლისთვის ხილული შინაარსის ხელახლა შექმნა. თუმცა, თქვენ არ შეგიძლიათ გამოიყენოთ პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც ხელახლა ქმნის დისკს სურათიდან: ის ასევე აღადგენს წინა საიდუმლო მონაცემებს.
• რაც უფრო დიდია საიდუმლო მონაცემების მოცულობა, მით მეტია გარკვეული ინფორმაციის დაკარგვის ალბათობა.
• დისკიდან მონაცემების ამოღებას შეიძლება დიდი დრო დასჭირდეს. რამდენიმე წუთიდან რამდენიმე დღემდე (თანამედროვე დისკები დიდია).

ახლა გადავიდეთ კონკრეტულზე.

ნათელია, რომ თუ თქვენ უბრალოდ დაასხით საიდუმლო მონაცემებს მთელ დისკზე, ის მხოლოდ შეუიარაღებელი თვალისთვის დაიმალება. თუ თქვენ აღჭურავთ თქვენს მზერას, ვთქვათ, დისკის რედაქტორით, მონაცემები გამოჩნდება მთელი თავისი დიდებით. ამიტომ კარგი იქნებოდა მონაცემების დაშიფვრა ისე, რომ არ გამოჩნდეს. ჩვენ დავშიფრავთ უბრალოდ, მაგრამ გემოვნებით: aes256-cbc ალგორითმის გამოყენებით. ჩვენ ვთხოვთ მომხმარებელს დაშიფვრის გასაღებს და მივცეთ კარგი პაროლის გამომუშავება.

შემდეგი კითხვა არის ის, თუ როგორ შეგვიძლია განვასხვავოთ "კარგი" მონაცემები ცუდი მონაცემებისგან. აქ საკონტროლო ჯამი დაგვეხმარება, მაგრამ არა მარტივი, არამედ SHA1. Და რა? ის საკმარისად კარგია გიტისთვის, ამიტომ ჩვენც გამოგვივა. გადავწყვიტე: თითოეულ შენახულ ინფორმაციას ვაწვდით საკონტროლო ჯამს და თუ გაშიფვრის შემდეგ ის ემთხვევა, ეს ნიშნავს, რომ გაშიფვრა წარმატებით დასრულდა.

ასევე დაგჭირდებათ ფრაგმენტის ნომერი და საიდუმლო მონაცემების მთლიანი სიგრძე. ფრაგმენტის ნომერია იმისთვის, რომ თვალყური ადევნოთ, თუ რომელი ცალი უკვე გავშიფრეთ და რომელი დარჩა. მთლიანი სიგრძე გამოგვადგება ბოლო ფრაგმენტის დამუშავებისას, რათა არ დავწეროთ არასაჭირო მონაცემები (ანუ შიგთავსი). კარგი, რადგან ჯერ კიდევ გვაქვს სათაური, იქ დავამატებთ საიდუმლო ფაილის სახელს. ის სასარგებლო იქნება გაშიფვრის შემდეგ, ისე, რომ არ გამოიცნოთ როგორ გახსნათ იგი.

მეთოდის პრაქტიკაში ტესტირება

შესამოწმებლად, ავიღოთ ყველაზე გავრცელებული საშუალება - ფლეშ დრაივი. ვიპოვე ძველი 1 GB ტევადობით, რომელიც საკმაოდ გამოდგება ექსპერიმენტებისთვის. თუ თქვენ, როგორც მე, გაგიჩნდათ იდეა, რომ არ შეგაწუხოთ ფიზიკური მედია, არამედ შეამოწმოთ იგი ფაილზე - დისკის სურათზე, მაშინვე ვიტყვი: ეს არ იმუშავებს. ასეთი „დისკის“ ფორმატირებისას Linux კვლავ ქმნის ფაილს და ყველა გამოუყენებელი სექტორი ივსება ნულებით.

როგორც Linux-ის აპარატს, სამწუხაროდ, მე მომიწია აივანზე დაწოლილი Raspberry Pi 3-ის მეტეოროლოგიური სადგურის გამოყენება. იქ ბევრი მეხსიერება არ არის, ამიტომ დიდ ფაილებს არ დავმალავთ. ჩვენ შემოვიფარგლებით მაქსიმუმ 10 მეგაბაიტით. ასევე აზრი არ აქვს ძალიან მცირე ფაილების დამალვას: პროგრამა წერს მონაცემებს დისკზე 4 KB კლასტერებში. ამიტომ, ქვემოთ შემოვიფარგლებით 3 კბ ფაილით - ის ჯდება ერთ ასეთ კლასტერში.

ჩვენ დავცინებთ ფლეშ დრაივს ეტაპობრივად, ყოველი ეტაპის შემდეგ ვამოწმებთ, იკითხება თუ არა ფარული ინფორმაცია:

1. სწრაფი ფორმატირება FAT16 ფორმატში კლასტერის ზომით 16 კბ. ეს არის ის, რასაც Windows 7 გვთავაზობს ფლეშ დრაივთან, რომელსაც არ აქვს ფაილური სისტემა.
2. ფლეშ დრაივის შევსება ყველა სახის ნაგვით 50%-ით.
3. ფლეშ დრაივის შევსება ყველა სახის ნაგვით 100%-ით.
4. "გრძელი" ფორმატირება FAT16 ფორმატში (ყველაფრის გადაწერა).

პირველი ორი ტესტი, როგორც მოსალოდნელი იყო, დასრულდა სრული გამარჯვებით: კომუნალურმა პროგრამამ შეძლო წარმატებით ამოეღო 10 მეგაბაიტი საიდუმლო მონაცემები ფლეშ დრაივიდან. მაგრამ მას შემდეგ, რაც ფლეშ დრაივი ფაილებით სავსე იყო, მოხდა მარცხი:

Total clusters read: 250752, decrypted: 158
ERROR: cannot write incomplete secretFile

როგორც ხედავთ, მხოლოდ 158 კლასტერი წარმატებით იქნა გაშიფრული (632 კილობაიტი ნედლეული მონაცემები, რაც იძლევა 636424 ბაიტი დატვირთვას). გასაგებია, რომ აქ 10 მეგაბაიტის მოპოვების საშუალება არ არის და ამ კლასტერებს შორის აშკარად არის დუბლიკატები. ამ გზით 1 მეგაბაიტსაც კი ვერ აღადგენ. მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია გარანტირებული ვიყოთ, რომ ჩვენ აღვადგენთ 3 კილობაიტ საიდუმლო მონაცემს ფლეშ დრაივიდან მაშინაც კი, როცა ის ფორმატირდება და ჩაწერილი იქნება ტევადობით. თუმცა, ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ასეთი ფლეშ დრაივიდან 120 კილობაიტიანი ფაილის ამოღება სავსებით შესაძლებელია.

ბოლო ტესტმა, სამწუხაროდ, აჩვენა, რომ მთელი ფლეშ დრაივი გადაწერილი იყო:

$ sudo ./steganodisk -p password /dev/sda
Device size: 250752 clusters
250700 99%
Total clusters read: 250752, decrypted: 0
ERROR: cannot write incomplete secretFile


არც ერთი მტევანი არ შემორჩენილა... სევდიანი, მაგრამ არა ტრაგიკული! ფორმატირებამდე, შევეცადოთ შევქმნათ დანაყოფი ფლეშ დრაივზე და უკვე მასში არის ფაილური სისტემა. სხვათა შორის, ქარხნიდან ზუსტად ამ ფორმატით მოვიდა, ამიტომ საეჭვოს არაფერს ვაკეთებთ.
მოსალოდნელია, რომ ფლეშ დისკზე არსებული სივრცე ოდნავ შემცირდა.

ასევე მოსალოდნელია, რომ 10 მეგაბაიტი ვერ დაიმალება მთლიანად სრულ დისკზე. მაგრამ ახლა წარმატებით გაშიფრული კლასტერების რაოდენობა გაორმაგდა!

Total clusters read: 250752, decrypted: 405

სამწუხაროდ, შეუძლებელია მეგაბაიტის შეკრება ნაჭრებისგან, მაგრამ ორასი კილობაიტი ადვილია.

ისე, სიახლეები ბოლო, მე-4 შემოწმების შესახებ, ამჯერად სასიხარულოა: ასეთი ფლეშ დრაივის მთლიანად ფორმატირებამ არ გამოიწვია ყველა ინფორმაციის განადგურება! 120 კილობაიტი საიდუმლო მონაცემები შესანიშნავად ჯდება გამოუყენებელ სივრცეში.

ტესტის შემაჯამებელი ცხრილი:

პატარა თეორია: თავისუფალი სივრცისა და გამოუყენებელი სექტორების შესახებ

თუ ოდესმე დაყავით თქვენი მყარი დისკი დანაყოფებად, შეიძლება შენიშნეთ, რომ ყოველთვის არ არის შესაძლებელი დისკზე თავისუფალი სივრცის გამოყოფა. პირველი სექცია ყოველთვის იწყება გარკვეული ჩაღრმავებით (ჩვეულებრივ, 1 მეგაბაიტი, ან 2048 სექტორი). ბოლო მონაკვეთის უკან, ასევე ხდება, რომ რჩება გამოუყენებელი სექტორების მცირე "კუდი". და ზოგჯერ არის ხარვეზები განყოფილებებს შორის, თუმცა იშვიათად.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დისკზე არის სექტორები, რომლებზეც წვდომა შეუძლებელია დისკთან ნორმალური მუშაობის დროს, მაგრამ მონაცემების ჩაწერა შესაძლებელია ამ სექტორებში! და ეს იმას ნიშნავს, რომ წაიკითხო. მორგებულია იმისთვის, რომ ასევე არის დანაყოფის ცხრილი და ჩატვირთვის კოდი, რომლებიც განთავსებულია დისკის დასაწყისში ცარიელ ადგილას.

ცოტა ხნით შევისვენოთ სექციები და ჩიტის თვალით შევხედოთ დისკს, ასე ვთქვათ. აქ ჩვენ გვაქვს ცარიელი დანაყოფი დისკზე. მოდით შევქმნათ მასში ფაილური სისტემა. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დისკზე ზოგიერთი სექტორი წაშლილი რჩება?

ე-ე-ე - დოლის როლი! პასუხი თითქმის ყოველთვის იქნება დიახ! მართლაც, უმეტეს შემთხვევაში, ფაილური სისტემის შექმნა დისკზე მომსახურების ინფორმაციის მხოლოდ რამდენიმე ბლოკის ჩაწერას უკავშირდება, წინააღმდეგ შემთხვევაში დანაყოფის შინაარსი არ იცვლება.

და ასევე - წმინდა ემპირიულად - შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ფაილური სისტემა ყოველთვის ვერ დაიკავებს მისთვის გამოყოფილ მთელ ადგილს ბოლო სექტორამდე. მაგალითად, FAT16 ფაილური სისტემა კლასტერის ზომით 64 კილობაიტი აშკარად არ შეუძლია მთლიანად დაიკავოს დანაყოფი, რომლის ზომა არ არის 64 კილობაიტის ჯერადი. ასეთი განყოფილების ბოლოს უნდა იყოს რამდენიმე სექტორის "კუდი", მიუწვდომელი მომხმარებლის მონაცემების შესანახად. თუმცა, ეს ვარაუდი ექსპერიმენტულად ვერ დადასტურდა.

ასე რომ, სტეგანოგრამისთვის ხელმისაწვდომი სივრცის მაქსიმიზაციისთვის, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ფაილური სისტემა უფრო დიდი კლასტერის ზომით. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შექმნათ დანაყოფი, მაშინაც კი, თუ ეს არ არის საჭირო (მაგალითად, ფლეშ დრაივზე). არ არის საჭირო ცარიელი მონაკვეთების შექმნა ან გამოუყენებელი ტერიტორიების დატოვება - ეს მიიპყრობს დაინტერესებული მოქალაქეების ყურადღებას.

სასარგებლო ექსპერიმენტებისთვის

შეგიძლიათ შეეხოთ პროგრამის წყაროს კოდს აქ

ასაშენებლად დაგჭირდებათ Qt ვერსია 5.0 ან უფრო მაღალი და OpenSSL. თუ რამე არ მუშაობს, შეიძლება დაგჭირდეთ steganodisk.pro ფაილის რედაქტირება.

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ კლასტერის ზომა 4 კბ-დან, ვთქვათ, 512 ბაიტამდე (sekretfile.h-ში). ამავდროულად, სერვისის ინფორმაციის ღირებულება გაიზრდება: სათაური და გამშვები ჯამი იკავებს ფიქსირებულ 68 ბაიტს.

თქვენ უნდა გაუშვათ პროგრამა, რა თქმა უნდა, root მომხმარებლის უფლებებით და სიფრთხილით. მითითებული ფაილის ან მოწყობილობის გადაწერამდე კითხვები არ დაისმება!

ისიამოვნეთ.

წყარო: www.habr.com