ფაილური სისტემის სტეგანოგრაფია

ჰეი ჰაბრ.

მინდა წარმოგიდგინოთ მცირე პროექტი სტეგანოგრაფია, გაკეთდა სწავლისგან თავისუფალ დროს.

მე გავაკეთე პროექტი ფაილურ სისტემაში ინფორმაციის ფარული შენახვის შესახებ (შემდეგ FS).
ეს შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონფიდენციალური ინფორმაციის მოსაპარად საგანმანათლებლო მიზნებისთვის.

პროტოტიპად აირჩიეს ძალიან ძველი Linux FS ext2.

Реализация

განხორციელების მოსაზრებები

თუ კარგია ext2 სტანდარტის „გაშლა“, მაშინ შეგიძლიათ შეცვალოთ, რომ FS-ში არის ე.წ. სუპერბლოკები, რომელიც გვაწვდის ძირითად ინფორმაციას სისტემის შესახებ. მას შემდეგ რაც ვიპოვე Bitmap-ის დაბლოკვა и ინოდური მაგიდა. თითქმის მაშინვე გაჩნდა ინფორმაციის ჩაწერის იდეა ამჟამად ცარიელ FS ბლოკებში. ახლა ღირდა ფიქრი შეიარაღებული პროგრამისტისგან დაცვაზე თექვსმეტი რედაქტორი.

თუ თქვენ ინახავთ ფარულ ინფორმაციას დაშიფვრის გარეშე, მაშინ, მიუხედავად მისი ბუნდოვანი FS-ში, ის მაინც ზედმეტად თვალშისაცემი იქნება, განსაკუთრებით თუ პროგრამისტმა იცის რა უნდა მოძებნოს. ამიტომ, გადაწყდა წყაროს ფაილის ყველა ბლოკის დაშიფვრა. მე ავირჩიე ბლოკის შიფრი AES, მაგრამ როგორც გესმით, ეს არ არის მნიშვნელოვანი.

კითხვისას საჭირო ბლოკებისგან ყველა დანარჩენისგან გამოყოფისთვის, გადაწყდა ბლოკის დასაწყისში თითოეულ ბლოკზე სპეციალური მარკერის დამატება. ეს ჟეტონი დაშიფრული იყო წყაროს ფაილში ბლოკის ნომრის მიხედვით. ამ ხრიკმა მაშინვე შესაძლებელი გახადა არა მხოლოდ საჭირო ბლოკების პოვნა, არამედ მათი სწორი რიგის ამოცნობაც.

სისტემის მუშაობის ზოგადი პრინციპი.

ჩაწერის ალგორითმი

პუნქტები:

• ჯერ ჩაწერეთ ინფორმაცია წყაროს ფაილურ სისტემაში;
• წაშალეთ ეს ინფორმაცია (აუცილებლად არა ყველა);
• დასამალი ფაილი იყოფა თანაბარი სიგრძის ბლოკებად, მარკერის დამატებით;
• დაშიფრეთ ეს ბლოკები;
• მოათავსეთ დაშიფრული ბლოკები ცარიელ FS ბლოკებში.

ბლოკ-დიაგრამის მოყვარულთათვის

ქვემოთ მოცემულია ჩაწერის ალგორითმის ბლოკ-სქემა. ალგორითმი იღებს ოთხ ფაილს შეყვანის სახით:
- მოდიფიცირებადი ფაილური სისტემის სურათი;
-სტეგანოგრაფიას დაქვემდებარებული ფაილი;
-ფაილი დაშიფვრის გასაღებით AES-ისთვის;
-ფაილი მარკერით.

დაუყოვნებლივ უნდა აღინიშნოს, რომ ამ ალგორითმს აქვს ერთი ნაკლი: ფაილის FS-ში ჩაწერის შემდეგ, არ უნდა ჩაწერეთ რაიმე ახალი FS-ში, რადგან ნებისმიერი ახალი ინფორმაცია შეიძლება დასრულდეს ბლოკებში, რომლებიც გამოვყავით ჩვენს zipped ფაილზე, თუმცა ეს ასევე ხსნის "ჩვენი კვალის სწრაფად დაფარვის" შესაძლებლობას.

მაგრამ აშკარაა, თუ როგორ შეიძლება ამის გამოსწორება: აუცილებელია FS-ში ბლოკების ჩაწერის ალგორითმის გადაწერა. ეს გასაგები, მაგრამ წარმოუდგენლად შრომატევადი ამოცანაა.
კონსეპტის დადასტურებისთვის მე ეს არ განმიხორციელებია.

შედეგად, FS-ში შემდეგი ცვლილებები განხორციელდება; ასე გამოიყურება FS სტეგანოგრაფიამდე (ადრე ჩაწერილი იყო აუდიო ფაილი).

და ასე გამოიყურება FS ინფორმაცია უკვე ჩასმულია.

კითხვის ალგორითმი

პუნქტები:

• გასაღების და მარკერების აგების მეთოდის ცოდნით, შეადგინეთ პირველი N მარკერები, გარანტიით, რომ N გამრავლებული ფაილური სისტემის ბლოკის სიგრძეზე მეტია zipped ფაილის სიგრძეზე;
• FS-ში მარკერებით დაწყებული ბლოკების ძიება;
• მიღებული ბლოკების გაშიფვრა და მარკერების გამოყოფა;
• შეაგროვეთ მიღებული ბლოკები სწორი თანმიმდევრობით და მიიღეთ საწყისი ფაილი.

ბლოკ-დიაგრამის მოყვარულთათვის

ქვემოთ მოცემულია ჩაწერის ალგორითმის ბლოკ-სქემა. ალგორითმი იღებს სამ ფაილს შეყვანის სახით:
-ფაილი სისტემის სურათი;
-ფაილი დაშიფვრის გასაღებით AES-ისთვის;
-ფაილი მარკერით.

პროგრამის გაშვების შემდეგ ჩნდება Read ფაილი, რომელიც იქნება სტეგანოგრაფიული ფაილური სისტემიდან ამოღებული ფაილი; თუ გასაღები ან მარკერი არასწორად არის მითითებული, მაშინ წაკითხული ფაილი ცარიელი იქნება.
(სილამაზის მოყვარულთათვის შეგიძლიათ ჩასვათ არა მხოლოდ ფაილი, არამედ მეტაინფორმაციის შემცველი "სათაური": ფაილის სახელი, უფლებები, ბოლო შეცვლილი დრო და ა.შ.)

გაშვების ავტომატიზაცია

მოხერხებულობისთვის დაიწერა bash სკრიპტები Linux-ზე გაშვების ავტომატიზაციისთვის (შემოწმებულია Ubuntu 16.04.3 LTS-ზე).
მოდით შევხედოთ გაშვებას ეტაპობრივად.
ჩანაწერი:

1. sudo Copy_Flash.sh „DEVICE“ - მიიღეთ FS სურათი DEVICE-დან (flash);
2. ./Write.sh „FILE“ „KEY“ „MARKER“ – შექმენით ვირტუალური გარემო, ჩამოტვირთეთ საჭირო ბიბლიოთეკები და გაუშვით ჩაწერის სკრიპტი;
3. sudo ./Write_Flash.sh „DEVICE“ – ჩაწერეთ შეცვლილი FS ისევ DEVICE-ზე.

Კითხვა:

1. sudo Copy_Flash.sh „DEVICE“ - მიიღეთ FS სურათი DEVICE-დან (flash);
2. ./Read.sh “KEY” 'MARKER” - შექმენით ვირტუალური გარემო, ჩამოტვირთეთ საჭირო ბიბლიოთეკები და გაუშვით კითხვის გამოტოვება;
3. მიმდინარე დირექტორიაში გახსენით წაკითხული ფაილი - ეს არის zipped ინფორმაცია.

დასკვნა

სტეგანოგრაფიის ამ მეთოდს ალბათ სჭირდება გაუმჯობესება, დამატებითი ტესტირება და გაფართოება უფრო პოპულარულ ფაილურ სისტემებზე, როგორიცაა მსუქანი 32, NTFS и ext4.
მაგრამ ამ სამუშაოს მიზანი იყო ეჩვენებინა პრინციპი, რომლითაც შესაძლებელია ფაილურ სისტემაში ინფორმაციის ფარული შენახვა.
ასეთი ალგორითმების დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ უშიშრად შეინახოთ ინფორმაცია და თუ, თუ იცით გასაღები, შესაძლებელია ასეთი სისტემის გატეხვა არა უხეში ძალით (არამედ ძალიან გრძელი ალგორითმით), მაშინ გასაღების ცოდნის გარეშე, ეს სისტემა, მეჩვენება, რომ აბსოლუტურად სტაბილურია, თუმცა ეს შეიძლება გახდეს ცალკე სტატიის მიზეზი.

ყველა კოდი დანერგილია პითონის 3.5.2 ვერსიაში. სამუშაოს მაგალითი წარმოდგენილია ჩემს youtube არხზე. პროექტის სრული კოდი განთავსებულია გითუბი.
(დიახ, დიახ, ვიცი, რომ საწარმოო ვერსიისთვის თქვენ უნდა დაწეროთ რაღაც "სწრაფი", მაგალითად C 😉)
ამ განხორციელებისას სტეგანოგრაფიისთვის შეყვანის ფაილის ზომა არ უნდა აღემატებოდეს 1000 კბ-ს.

მინდა მადლობა გადავუხადო მომხმარებელს PavelMSTU კვლევის დაგეგმვისას ღირებული რჩევებისთვის და სტატიის დიზაინის შესახებ რეკომენდაციებისთვის.

წყარო: www.habr.com