Steganography ក្នុង GIF

សេចក្តីណែនាំ

ស្វាគមន៍។
មិនយូរប៉ុន្មានទេ ពេលដែលខ្ញុំកំពុងសិក្សានៅសកលវិទ្យាល័យ មានវគ្គសិក្សាមួយក្នុងវិញ្ញាសា "វិធីសាស្រ្តផ្នែកទន់នៃសុវត្ថិភាពព័ត៌មាន"។ កិច្ចការតម្រូវឱ្យយើងបង្កើតកម្មវិធីដែលបង្កប់សារនៅក្នុងឯកសារ GIF ។ ខ្ញុំបានសម្រេចចិត្តធ្វើវានៅ Java ។

នៅក្នុងអត្ថបទនេះ ខ្ញុំនឹងរៀបរាប់អំពីចំណុចទ្រឹស្តីមួយចំនួន ក៏ដូចជារបៀបដែលកម្មវិធីតូចមួយនេះត្រូវបានបង្កើតឡើង។

ផ្នែកទ្រឹស្តី

ទម្រង់ GIF

GIF (Graphics Interchange Format - ទ្រង់ទ្រាយសម្រាប់ផ្លាស់ប្តូររូបភាព) គឺជាទម្រង់សម្រាប់រក្សាទុករូបភាពក្រាហ្វិក ដែលមានសមត្ថភាពរក្សាទុកទិន្នន័យដែលបានបង្ហាប់ដោយមិនបាត់បង់គុណភាពក្នុងទម្រង់រហូតដល់ 256 ពណ៌។ ទ្រង់ទ្រាយនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 1987 (GIF87a) ដោយ CompuServe សម្រាប់បញ្ជូនរូបភាព raster លើបណ្តាញ។ នៅឆ្នាំ 1989 ទម្រង់ត្រូវបានកែប្រែ (GIF89a) ការគាំទ្រសម្រាប់តម្លាភាព និងចលនាត្រូវបានបន្ថែម។

ឯកសារ GIF មានរចនាសម្ព័ន្ធប្លុក។ ប្លុកទាំងនេះតែងតែមានប្រវែងថេរ (ឬវាអាស្រ័យលើទង់មួយចំនួន) ដូច្នេះវាស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការធ្វើឱ្យមានកំហុសអំពីកន្លែងដែលប្លុកនីមួយៗស្ថិតនៅ។ រចនាសម្ព័ន្ធនៃរូបភាព GIF ដែលមិនមានចលនាសាមញ្ញបំផុតក្នុងទម្រង់ GIF89a៖

ក្នុងចំណោមប្លុកទាំងអស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធ ក្នុងករណីនេះយើងនឹងចាប់អារម្មណ៍លើប្លុកក្ដារលាយជាសកល និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលទទួលខុសត្រូវចំពោះក្ដារលាយ៖

• CT - វត្តមាននៃក្ដារលាយសកល។ ប្រសិនបើទង់នេះត្រូវបានកំណត់ ក្ដារលាយសកលត្រូវតែចាប់ផ្តើមភ្លាមៗបន្ទាប់ពីចំណុចទាញអេក្រង់ឡូជីខល។
• Size - ទំហំក្ដារលាយ និងចំនួនពណ៌ក្នុងរូបភាព។ តម្លៃសម្រាប់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនេះ៖

ទំហំ
ចំនួនពណ៌
ទំហំក្ដារលាយ, បៃ

7
256
768

6
128
384

5
64
192

4
32
96

3
16
48

2
8
24

1
4
12

0
2
6

វិធីសាស្រ្តអ៊ិនគ្រីប

វិធីសាស្ត្រខាងក្រោមនឹងត្រូវបានប្រើដើម្បីអ៊ិនគ្រីបសារនៅក្នុងឯកសាររូបភាព៖

• វិធីសាស្ត្រ LSB (Least Significant Bit)
• វិធីសាស្រ្តបន្ថែមក្ដារលាយ

វិធីសាស្រ្ត LSB - វិធីសាស្រ្តទូទៅនៃ steganography ។ វាមានការជំនួសប៊ីតសំខាន់ៗចុងក្រោយនៅក្នុងកុងតឺន័រ (ក្នុងករណីរបស់យើង បៃក្ដារលាយសកល) ជាមួយនឹងប៊ីតនៃសារដែលលាក់។

កម្មវិធីនឹងប្រើពីរប៊ីតចុងក្រោយនៅក្នុងបៃនៃក្ដារលាយសកលជាផ្នែកនៃវិធីសាស្ត្រនេះ។ នេះមានន័យថាសម្រាប់រូបភាព 24 ប៊ីត ដែលក្ដារលាយពណ៌មានបីបៃសម្រាប់ក្រហម ខៀវ និងបៃតង បន្ទាប់ពីបញ្ចូលសារទៅក្នុងវា សមាសធាតុពណ៌នីមួយៗនឹងផ្លាស់ប្តូរដោយកម្រិតអតិបរមា 3/255 ។ ការផ្លាស់ប្តូរបែបនេះ ទីមួយនឹងមើលមិនឃើញ ឬពិបាកកត់សម្គាល់ចំពោះភ្នែកមនុស្ស ហើយទីពីរវានឹងមិនអាចមើលឃើញនៅលើឧបករណ៍បញ្ចេញព័ត៌មានដែលមានគុណភាពទាបនោះទេ។

ចំនួនព័ត៌មាននឹងអាស្រ័យដោយផ្ទាល់ទៅលើទំហំនៃក្ដារលាយរូបភាព។ ដោយសារទំហំអតិបរមានៃក្ដារលាយគឺ 256 ពណ៌ ហើយប្រសិនបើប៊ីតសារពីរត្រូវបានសរសេរទៅក្នុងសមាសធាតុនៃពណ៌នីមួយៗ នោះប្រវែងសារអតិបរមា (ជាមួយនឹងក្ដារលាយអតិបរមាក្នុងរូបភាព) គឺ 192 បៃ។ នៅពេលដែលសារត្រូវបានបង្កប់ក្នុងរូបភាព ទំហំឯកសារមិនផ្លាស់ប្តូរទេ។

វិធីសាស្ត្រពង្រីកក្ដារលាយដែលដំណើរការសម្រាប់តែរចនាសម្ព័ន្ធ GIF ប៉ុណ្ណោះ។ វានឹងមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតលើរូបភាពដែលមានក្ដារលាយតូច។ ខ្លឹមសាររបស់វាគឺថាវាបង្កើនទំហំនៃក្ដារលាយដោយហេតុនេះផ្តល់នូវទំហំបន្ថែមសម្រាប់ការសរសេរបៃដែលចាំបាច់ជំនួសបៃពណ៌។ ប្រសិនបើយើងពិចារណាថាទំហំអប្បបរមានៃក្ដារលាយគឺ 2 ពណ៌ (6 បៃ) នោះទំហំអតិបរមានៃសារដែលបានបង្កប់អាចមាន 256 × 3–6 = 762 បៃ។ គុណវិបត្តិគឺសុវត្ថិភាពគ្រីបគ្រីបទាប សារដែលបានបង្កប់អាចត្រូវបានអានដោយប្រើកម្មវិធីនិពន្ធអត្ថបទណាមួយ ប្រសិនបើសារមិនត្រូវបានទទួលរងនូវការអ៊ិនគ្រីបបន្ថែម។

ផ្នែកជាក់ស្តែង

ការរចនាកម្មវិធី

ឧបករណ៍ចាំបាច់ទាំងអស់សម្រាប់អនុវត្តក្បួនដោះស្រាយការអ៊ិនគ្រីប និងការឌិគ្រីបនឹងត្រូវបានរួមបញ្ចូលនៅក្នុងកញ្ចប់ com.tsarik.steganography. កញ្ចប់នេះរួមបញ្ចូលចំណុចប្រទាក់ Encryptor ជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្ត encrypt и decrypt, ថ្នាក់ Binaryដែលផ្តល់នូវសមត្ថភាពក្នុងការធ្វើការជាមួយអារេប៊ីត ក៏ដូចជាថ្នាក់លើកលែង UnableToEncryptException и UnableToDecryptExceptionដែលគួរប្រើក្នុងវិធីសាស្ត្រចំណុចប្រទាក់ Encryptor ក្នុងករណីមានកំហុសក្នុងការអ៊ិនកូដ និងឌិកូដរៀងៗខ្លួន។

កញ្ចប់កម្មវិធីសំខាន់ com.tsarik.programs.gifed នឹងរួមបញ្ចូលថ្នាក់កម្មវិធីដែលអាចដំណើរការបានជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រឋិតិវន្ត mainអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកដំណើរការកម្មវិធី; ថ្នាក់ដែលរក្សាទុកប៉ារ៉ាម៉ែត្រកម្មវិធី; និងកញ្ចប់ជាមួយថ្នាក់ផ្សេងទៀត។

ការអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយដោយខ្លួនឯងនឹងត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងកញ្ចប់ com.tsarik.programs.gifed.gif ថ្នាក់ GIFEncryptorByLSBMethod и GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod. ថ្នាក់ទាំងពីរនេះនឹងអនុវត្តចំណុចប្រទាក់ Encryptor.

ដោយផ្អែកលើរចនាសម្ព័ន្ធនៃទ្រង់ទ្រាយ GIF អ្នកអាចបង្កើតក្បួនដោះស្រាយទូទៅសម្រាប់ការណែនាំសារទៅក្នុងក្ដារលាយរូបភាព៖

ដើម្បីកំណត់វត្តមាននៃសារនៅក្នុងរូបភាព ចាំបាច់ត្រូវបន្ថែមលំដាប់ជាក់លាក់នៃប៊ីតទៅដើមសារ ដែលឧបករណ៍ឌិកូដអានមុន និងពិនិត្យមើលភាពត្រឹមត្រូវ។ ប្រសិនបើវាមិនត្រូវគ្នានោះ វាត្រូវបានចាត់ទុកថាមិនមានសារលាក់នៅក្នុងរូបភាពនោះទេ។ បន្ទាប់អ្នកត្រូវបញ្ជាក់ប្រវែងនៃសារ។ បន្ទាប់មកអត្ថបទនៃសារខ្លួនវាផ្ទាល់។

ដ្យាក្រាមថ្នាក់នៃកម្មវិធីទាំងមូល៖

ការអនុវត្តកម្មវិធី

ការអនុវត្តកម្មវិធីទាំងមូលអាចបែងចែកជាពីរផ្នែក៖ ការអនុវត្តការអ៊ិនគ្រីបចំណុចប្រទាក់ និងវិធីសាស្ត្រឌិគ្រីប Encryptor, នៅក្នុងថ្នាក់ GIFEncryptorByLSBMethod и GIFEncryptorByPaletteExtensionMethodនិងការអនុវត្តចំណុចប្រទាក់អ្នកប្រើ។

ពិចារណាថ្នាក់ GIFEncryptorByLSBMethod.

វាល firstLSBit и secondLSBit មានលេខប៊ីតនៃបៃនីមួយៗនៃរូបភាព ដែលសារគួរតែត្រូវបានបញ្ចូល និងពីកន្លែងដែលសារគួរតែត្រូវបានអាន។ វាល checkSequence រក្សាទុកលំដាប់ check bit ដើម្បីធានាបាននូវការទទួលស្គាល់សារដែលបានបង្កប់។ វិធីសាស្រ្តឋិតិវន្ត getEncryptingFileParameters ត្រឡប់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃឯកសារដែលបានបញ្ជាក់ និងលក្ខណៈនៃសារសក្តានុពល។

ក្បួនដោះស្រាយវិធីសាស្រ្ត encrypt класса GIFEncryptorByLSBMethod:

និងលេខកូដរបស់គាត់៖

@Override
public void encrypt(File in, File out, String text) throws UnableToEncodeException, NullPointerException, IOException {
	if (in == null) {
		throw new NullPointerException("Input file is null");
	}
	if (out == null) {
		throw new NullPointerException("Output file is null");
	}
	if (text == null) {
		throw new NullPointerException("Text is null");
	}
	
	// read bytes from input file
	byte[] bytes = new byte[(int)in.length()];
	InputStream is = new FileInputStream(in);
	is.read(bytes);
	is.close();
	
	// check format
	if (!(new String(bytes, 0, 6)).equals("GIF89a")) {
		throw new UnableToEncodeException("Input file has wrong GIF format");
	}
	
	// read palette size property from first three bits in the 10-th byte from the file
	byte[] b10 = Binary.toBitArray(bytes[10]);
	byte bsize = Binary.toByte(new byte[] {b10[0], b10[1], b10[2]});
	
	// calculate color count and possible message length
	int bOrigColorCount = (int)Math.pow(2, bsize+1);
	int possibleMessageLength = bOrigColorCount*3/4;
	int possibleTextLength = possibleMessageLength-2;// one byte for check and one byte for message length
	
	if (possibleTextLength < text.length()) {
		throw new UnableToEncodeException("Text is too big");
	}
	
	int n = 13;
	
	// write check sequence
	for (int i = 0; i < checkSequence.length/2; i++) {
		byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
		ba[firstLSBit] = checkSequence[2*i];
		ba[secondLSBit] = checkSequence[2*i+1];
		bytes[n] = Binary.toByte(ba);
		n++;
	}
	
	// write text length
	byte[] cl = Binary.toBitArray((byte)text.length());
	for (int i = 0; i < cl.length/2; i++) {
		byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
		ba[firstLSBit] = cl[2*i];
		ba[secondLSBit] = cl[2*i+1];
		bytes[n] = Binary.toByte(ba);
		n++;
	}
	
	// write message
	byte[] textBytes = text.getBytes();
	for (int i = 0; i < textBytes.length; i++) {
		byte[] c = Binary.toBitArray(textBytes[i]);
		for (int ci = 0; ci < c.length/2; ci++) {
			byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
			ba[firstLSBit] = c[2*ci];
			ba[secondLSBit] = c[2*ci+1];
			bytes[n] = Binary.toByte(ba);
			n++;
		}
	}
	
	// write output file
	OutputStream os = new FileOutputStream(out);
	os.write(bytes);
	os.close();
}

ក្បួនដោះស្រាយ និងកូដប្រភពនៃវិធីសាស្ត្រ decrypt класса GIFEncryptorByLSBMethod:

@Override
public String decrypt(File in) throws UnableToDecodeException, NullPointerException, IOException {
	if (in == null) {
		throw new NullPointerException("Input file is null");
	}
	
	// read bytes from input file
	byte[] bytes = new byte[(int)in.length()];
	InputStream is = new FileInputStream(in);
	is.read(bytes);
	is.close();
	
	// check format
	if (!(new String(bytes, 0, 6)).equals("GIF89a")) {
		throw new UnableToDecodeException("Input file has wrong GIF format");
	}
	
	// read palette size property from first three bits in the 10-th byte from the file
	byte[] b10 = Binary.toBitArray(bytes[10]);
	byte bsize = Binary.toByte(new byte[] {b10[0], b10[1], b10[2]});
	
	// calculate color count and possible message length
	int bOrigColorCount = (int)Math.pow(2, bsize+1);
	int possibleMessageLength = bOrigColorCount*3/4;
	int possibleTextLength = possibleMessageLength-2;	// one byte for check and one byte for message length
	
	int n = 13;
	
	// read check sequence
	byte[] csBits = new byte[checkSequence.length];
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
		csBits[2*i] = ba[firstLSBit];
		csBits[2*i+1] = ba[secondLSBit];
		n++;
	}
	byte cs = Binary.toByte(csBits);
	
	if (cs != Binary.toByte(checkSequence)) {
		throw new UnableToDecodeException("There is no encrypted message in the image (Check sequence is incorrect)");
	}
	
	// read text length
	byte[] cl = new byte[8];
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
		cl[2*i] = ba[firstLSBit];
		cl[2*i+1] = ba[secondLSBit];
		n++;
	}
	byte textLength = Binary.toByte(cl);
	
	if (textLength < 0) {
		throw new UnableToDecodeException("Decoded text length is less than 0");
	}
	if (possibleTextLength < textLength) {
		throw new UnableToDecodeException("There is no messages (Decoded message length (" + textLength + ") is less than Possible message length (" + possibleTextLength + "))");
	}
	
	// read text bits and make text bytes
	byte[] bt = new byte[textLength];
	for (int i = 0; i < bt.length; i++) {
		byte[] bc = new byte[8];
		for (int bci = 0; bci < bc.length/2; bci++) {
			byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]);
			bc[2*bci] = ba[firstLSBit];
			bc[2*bci+1] = ba[secondLSBit];
			n++;
		}
		bt[i] = Binary.toByte(bc);
	}
	
	return new String(bt);
}

ការអនុវត្តថ្នាក់ GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod នឹងស្រដៀងគ្នា មានតែវិធីរក្សាទុក/អានព័ត៌មានប៉ុណ្ណោះដែលខុសគ្នា។

នៅក្នុងថ្នាក់ MainFrame វិធីសាស្ត្ររុំត្រូវបានពិពណ៌នា៖ encryptImage(Encryptor encryptor) и decryptImage(Encryptor encryptor)ដំណើរការលទ្ធផលនៃវិធីសាស្ត្រចំណុចប្រទាក់ Encryptor និងការប្រាស្រ័យទាក់ទងជាមួយអ្នកប្រើប្រាស់ ឧ. បើកប្រអប់ជ្រើសរើសឯកសារ បង្ហាញសារកំហុស។ល។ ក៏ដូចជាវិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត: openImage()អនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រើជ្រើសរើសរូបភាព exit()ដែលចេញពីកម្មវិធី។ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថា Actionធាតុម៉ឺនុយដែលត្រូវគ្នា។ ថ្នាក់នេះបន្ថែមលើវិធីសាស្ត្រជំនួយ៖ createComponents() - ការបង្កើតសមាសធាតុទម្រង់, loadImageFile(File f) - ផ្ទុករូបភាពទៅក្នុងសមាសធាតុពិសេសពីឯកសារ។ ការអនុវត្តថ្នាក់ GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod ស្រដៀងនឹងការអនុវត្តថ្នាក់ GIFEncryptorByLSBMethodភាពខុសគ្នាសំខាន់គឺនៅក្នុងវិធីដែលបៃសារត្រូវបានសរសេរ និងអានពីក្ដារលាយ។

ប្រតិបត្តិការកម្មវិធី

វិធីសាស្រ្ត LBS

ឧបមាថាមានរូបភាពដូចនេះ៖

នៅក្នុងរូបភាពនេះ ក្ដារលាយមាន 256 ពណ៌ (ដូចដែលថ្នាំលាបរក្សាទុក)។ បួនពណ៌ដំបូងគឺពណ៌សខ្មៅក្រហមបៃតង។ ពណ៌ផ្សេងទៀតគឺខ្មៅ។ លំដាប់ប៊ីតក្ដារលាយជាសកលនឹងមានដូចខាងក្រោម៖

11111111 11111111 11111111 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000...

នៅពេលដែលសារត្រូវបានបង្កប់ ប៊ីតដែលគូសបន្ទាត់ពីក្រោមនឹងត្រូវបានជំនួសដោយប៊ីតពីសារ។ រូបភាពលទ្ធផលគឺស្ទើរតែមិនខុសពីដើម។

ដើម
រូបភាពជាមួយសារដែលបានបង្កប់

វិធីសាស្ត្រពង្រីកក្ដារលាយ

នៅពេលអ្នកបើករូបភាពដែលមានសារដោយប្រើវិធីនេះ អ្នកនឹងឃើញរូបភាពខាងក្រោម៖

វាច្បាស់ណាស់ថាវិធីសាស្ត្រនេះនឹងមិនដំណើរការសម្រាប់សកម្មភាពចារកម្មពេញលេញទេ ហើយអាចត្រូវការការអ៊ិនគ្រីបសារបន្ថែម។

ការអ៊ិនគ្រីប/ឌិគ្រីបនៅក្នុងរូបភាពមានចលនាដំណើរការដូចនៅក្នុងរូបភាពឋិតិវន្តធម្មតាដែរ ប៉ុន្តែចលនាមិនខូចទេ។

ប្រភពដែលបានប្រើ៖

• http://ru.wikipedia.org/wiki/Gif
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Стеганография
• http://home.onego.ru/~chiezo/gif.htm

ទាញយក

• កម្មវិធី
• ប្រភព

ប្រភព: www.habr.com