파일 시스템의 스테가노그래피

헤이 하브르.

나는 당신에게 작은 프로젝트를 소개하고 싶습니다. 스테가노그래피, 공부하지 않고 자유 시간에 만들었습니다.

파일 시스템의 숨겨진 정보 저장에 대한 프로젝트를 만들었습니다. ФС).
이는 교육 목적으로 기밀 정보를 훔치는 데 사용될 수 있습니다.

아주 오래된 Linux FS가 프로토타입으로 선택되었습니다. ext2.

Реализация

구현 고려 사항

ext2 표준을 "해명"하는 것이 좋다면 FS에서 이를 대체할 수 있습니다. 슈퍼블록, 시스템에 대한 기본 정보를 제공합니다. 내가 발견된 후 블록 비트맵 и 아이노드 테이블. 거의 동시에 현재 비어 있는 FS 블록에 정보를 기록한다는 아이디어가 탄생했습니다. 이제 무장한 프로그래머로부터의 보호에 대해 생각해 볼 가치가 있었습니다. XNUMX진수 편집기.

암호화하지 않고 숨겨진 정보를 저장하면 FS의 모호함에도 불구하고 특히 프로그래머가 무엇을 찾아야 할지 알고 있는 경우에는 여전히 너무 눈에 띕니다. 따라서 소스 파일의 모든 블록을 암호화하기로 결정했습니다. 저는 블록암호를 선택했어요 AES, 그러나 아시다시피 이것은 중요하지 않습니다.

읽을 때 필요한 블록을 다른 모든 블록과 분리하기 위해 블록 시작 부분의 각 블록에 특수 마커를 추가하기로 결정했습니다. 이 토큰은 소스 파일의 블록 번호에 따라 암호화되었습니다. 이 트릭을 사용하면 필요한 블록을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 올바른 순서를 인식하는 것도 즉시 가능해졌습니다.

시스템의 일반적인 작동 원리.

녹음 알고리즘

포인트 :

• 먼저 소스 파일 시스템에 일부 정보를 씁니다.
• 이 정보를 삭제하십시오(모두는 아닐 수도 있음).
• 숨길 파일은 동일한 길이의 블록으로 나누어 마커를 추가합니다.
• 이 블록을 암호화하십시오.
• 빈 FS 블록에 암호화된 블록을 배치합니다.

블록 다이어그램 애호가를 위한

아래는 녹음 알고리즘의 블록 다이어그램입니다. 알고리즘은 XNUMX개의 파일을 입력으로 받습니다.
-수정 가능한 파일 시스템 이미지
- 스테가노그래피의 대상이 되는 파일
-AES용 암호화 키가 포함된 파일
-마커가 있는 파일.

이 알고리즘에는 한 가지 단점이 있다는 점을 바로 주목할 가치가 있습니다. 파일을 FS에 쓴 후, 이러지마 새로운 정보는 압축 파일에 할당한 블록에 들어갈 수 있기 때문에 FS에 새로운 내용을 기록합니다. 하지만 이렇게 하면 "트랙을 빠르게 덮을" 가능성도 열립니다.

그러나 이 문제를 어떻게 해결할 수 있는지는 매우 분명합니다. FS에 블록을 쓰기 위한 알고리즘을 다시 작성해야 합니다. 이는 이해할 수 있지만 엄청나게 시간이 많이 걸리는 작업입니다.
개념 증명을 위해 나는 이것을 구현하지 않았습니다.

결과적으로 FS에는 다음과 같은 변경 사항이 적용됩니다. 이는 스테가노그래피(오디오 파일이 이전에 녹음됨) 이전의 FS의 모습입니다.

그리고 이것은 이미 압축된 정보를 갖춘 FS의 모습입니다.

읽기 알고리즘

포인트 :

• 키와 마커 구성 방법에 대한 지식을 바탕으로 N에 파일 시스템 블록의 길이를 곱한 값이 압축 파일의 길이보다 크다는 것을 보장하면서 첫 번째 N개의 마커를 구성합니다.
• 마커로 시작하는 FS의 블록을 검색합니다.
• 수신된 블록을 해독하고 마커를 분리합니다.
• 결과 블록을 올바른 순서로 수집하고 소스 파일을 가져옵니다.

블록 다이어그램 애호가를 위한

아래는 녹음 알고리즘의 블록 다이어그램입니다. 알고리즘은 세 개의 파일을 입력으로 받습니다.
-파일 시스템 이미지;
-AES용 암호화 키가 포함된 파일
-마커가 있는 파일.

프로그램이 실행된 후 스테가노그래프 파일 시스템에서 추출된 파일인 읽기 파일이 나타납니다. 키나 마커가 잘못 지정된 경우 읽기 파일은 비어 있게 됩니다.
(미용을 좋아하는 경우 파일뿐만 아니라 메타 정보(파일 이름, 권한, 마지막 수정 시간 등)가 포함된 "헤더"도 삽입할 수 있습니다.)

시동 자동화

편의를 위해 Linux에서 실행을 자동화하도록 bash 스크립트가 작성되었습니다(Ubuntu 16.04.3 LTS에서 테스트됨).
출시 단계를 단계별로 살펴보겠습니다.
기록 :

1. sudo Copy_Flash.sh “DEVICE” - DEVICE(플래시)에서 FS 이미지를 가져옵니다.
2. ./Write.sh “FILE” “KEY” “MARKER” – 가상 환경을 생성하고 필요한 라이브러리를 다운로드한 후 쓰기 스크립트를 실행합니다.
3. sudo ./Write_Flash.sh “DEVICE” – 변경된 FS를 DEVICE에 다시 씁니다.

독서:

1. sudo Copy_Flash.sh “DEVICE” - DEVICE(플래시)에서 FS 이미지를 가져옵니다.
2. ./Read.sh "KEY" 'MARKER" - 가상 환경을 생성하고 필요한 라이브러리를 다운로드한 후 읽기용 스킵을 실행합니다.
3. 현재 디렉터리에서 읽기 파일을 엽니다. 이는 압축된 정보입니다.

결론

이 스테가노그래피 방법은 아마도 다음과 같은 보다 널리 사용되는 파일 시스템에 대한 개선, 추가 테스트 및 확장이 필요할 것입니다. Fat32, NTFS и ext4.
하지만 이 작업의 목적은 파일 시스템에 숨겨진 정보 저장이 가능한 원리를 보여주는 것이었습니다.
이러한 알고리즘의 도움으로 정보를 두려움 없이 저장할 수 있으며, 키를 알고 있다면 무차별 대입이 아닌(그러나 매우 긴 알고리즘을 사용하여) 해당 시스템을 해킹할 수 있다면 키를 모르고도 이 시스템을 해킹할 수 있습니다. 제가 보기에는 시스템이 절대적으로 안정적인 것 같습니다. 그러나 이것이 별도의 기사를 작성하는 이유가 될 수 있습니다.

모든 코드는 Python 버전 3.5.2에서 구현됩니다. 작품의 예 내 YouTube 채널에 소개되었습니다. 프로젝트의 전체 코드는 다음에 게시됩니다. github.
(예, 예, 프로덕션 버전의 경우 C와 같이 "빠른" 항목을 작성해야 한다는 것을 알고 있습니다 😉)
이 구현에서 스테가노그래피의 입력 파일 크기는 1000kB를 초과해서는 안 됩니다.

사용자에게 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 파벨MSTU 연구 계획에 대한 귀중한 조언과 기사 디자인에 대한 권장 사항을 알려드립니다.

출처 : habr.com