GIF मा स्टेग्नोग्राफी

परिचय

अभिवादन।
धेरै समय अघि, जब म विश्वविद्यालयमा पढ्दै थिएँ, त्यहाँ "सूचना सुरक्षाको सफ्टवेयर विधिहरू" अनुशासनमा पाठ्यक्रम थियो। असाइनमेन्टले हामीलाई GIF फाइलहरूमा सन्देश इम्बेड गर्ने कार्यक्रम सिर्जना गर्न आवश्यक थियो। मैले यो जाभामा गर्ने निर्णय गरें।

यस लेखमा म केही सैद्धान्तिक बिन्दुहरू वर्णन गर्नेछु, साथै यो सानो कार्यक्रम कसरी सिर्जना गरियो।

सैद्धान्तिक भाग

GIF ढाँचा

GIF (ग्राफिक्स इन्टरचेन्ज ढाँचा - छविहरू आदानप्रदानको लागि एक ढाँचा) ग्राफिक छविहरू भण्डारण गर्ने ढाँचा हो, जुन 256 रङहरू सम्मको ढाँचामा गुणस्तरको हानि बिना कम्प्रेस गरिएको डेटा भण्डारण गर्न सक्षम छ। यो ढाँचा 1987 (GIF87a) मा CompuServe द्वारा नेटवर्कहरूमा रास्टर छविहरू प्रसारणको लागि विकसित गरिएको थियो। 1989 मा, ढाँचा परिमार्जन गरिएको थियो (GIF89a), पारदर्शिता र एनिमेसनको लागि समर्थन थपियो।

GIF फाइलहरूमा ब्लक संरचना हुन्छ। यी ब्लकहरूको सधैं निश्चित लम्बाइ हुन्छ (वा यो केही झण्डाहरूमा निर्भर गर्दछ), त्यसैले प्रत्येक ब्लक कहाँ अवस्थित छ भन्ने बारे गल्ती गर्न लगभग असम्भव छ। GIF89a ढाँचामा सबैभन्दा साधारण गैर-एनिमेटेड GIF छविको संरचना:

संरचनाको सबै ब्लकहरू, यस अवस्थामा हामी विश्वव्यापी प्यालेट ब्लक र प्यालेटको लागि जिम्मेवार प्यारामिटरहरूमा रुचि राख्नेछौं:

• CT - विश्वव्यापी प्यालेटको उपस्थिति। यदि यो झण्डा सेट गरिएको छ भने, विश्वव्यापी प्यालेट तार्किक स्क्रिन ह्यान्डल पछि तुरुन्तै सुरु हुनुपर्छ।
• Size - प्यालेट साइज र चित्रमा रंगहरूको संख्या। यो प्यारामिटरका लागि मानहरू:

आकार
रंगहरूको संख्या
प्यालेट साइज, बाइट्स

7
256
768

6
128
384

5
64
192

4
32
96

3
16
48

2
8
24

1
4
12

0
2
6

गुप्तिकरण विधिहरू

छवि फाइलहरूमा सन्देशहरू इन्क्रिप्ट गर्न निम्न विधिहरू प्रयोग गरिनेछन्:

• LSB (न्यूनतम महत्त्वपूर्ण बिट) विधि
• प्यालेट थप्ने विधि

LSB विधि - स्टेग्नोग्राफी को एक सामान्य विधि। यसले कन्टेनरमा अन्तिम महत्त्वपूर्ण बिटहरू (हाम्रो अवस्थामा, ग्लोबल प्यालेट बाइटहरू) लुकेको सन्देशको बिटहरूसँग बदल्ने समावेश गर्दछ।

कार्यक्रमले यस विधिको अंशको रूपमा ग्लोबल प्यालेट बाइटहरूमा अन्तिम दुई बिटहरू प्रयोग गर्नेछ। यसको मतलब 24-बिट छविको लागि, जहाँ प्यालेट रङ रातो, नीलो र हरियोको लागि तीन बाइट हुन्छ, यसमा सन्देश इम्बेड गरेपछि, प्रत्येक रङ घटक अधिकतम 3/255 ग्रेडेशनले परिवर्तन हुनेछ। यस्तो परिवर्तन, पहिलो, अदृश्य वा मानव आँखाले देख्न गाह्रो हुनेछ, र दोस्रो, यो कम गुणस्तर जानकारी आउटपुट उपकरणहरूमा देखिने छैन।

जानकारी को मात्रा सीधा छवि प्यालेट को आकार मा निर्भर हुनेछ। प्यालेटको अधिकतम साइज २५६ रङ भएको हुनाले, र यदि प्रत्येक रङको कम्पोनेन्टमा दुईवटा सन्देश बिट लेखिएको छ भने, अधिकतम सन्देश लम्बाइ (छविमा अधिकतम प्यालेटसहित) १९२ बाइट हुन्छ। सन्देश छविमा सम्मिलित भएपछि, फाइल आकार परिवर्तन हुँदैन।

प्यालेट विस्तार विधि, जसले GIF संरचनाको लागि मात्र काम गर्छ। यो सानो प्यालेटको साथ छविहरूमा सबैभन्दा प्रभावकारी हुनेछ। यसको सार यो हो कि यसले प्यालेटको साइज बढाउँछ, जसले गर्दा रङ बाइटको स्थानमा आवश्यक बाइटहरू लेख्नको लागि थप ठाउँ प्रदान गर्दछ। यदि हामीले प्यालेटको न्यूनतम साइज २ रङ (६ बाइट्स) हो भनेर विचार गर्छौं भने इम्बेडेड सन्देशको अधिकतम साइज २५६ × ३–६ = ७६२ बाइट हुन सक्छ। बेफाइदा कम क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा हो; इम्बेडेड सन्देश कुनै पनि पाठ सम्पादक प्रयोग गरेर पढ्न सकिन्छ यदि सन्देश अतिरिक्त गुप्तिकरणको अधीनमा छैन।

व्यावहारिक भाग

कार्यक्रम डिजाइन

एन्क्रिप्शन र डिक्रिप्शन एल्गोरिदमहरू लागू गर्नका लागि सबै आवश्यक उपकरणहरू प्याकेजमा समावेश गरिनेछ। com.tsarik.steganography। यो प्याकेजले इन्टरफेस समावेश गर्दछ Encryptor विधिहरु संग encrypt и decrypt, कक्षा Binary, जसले बिट एरेहरू, साथै अपवाद वर्गहरूसँग काम गर्ने क्षमता प्रदान गर्दछ UnableToEncryptException и UnableToDecryptException, जुन इन्टरफेस विधिहरूमा प्रयोग गर्नुपर्छ Encryptor क्रमशः एन्कोडिङ र डिकोडिङ त्रुटिहरूको अवस्थामा।

मुख्य कार्यक्रम प्याकेज com.tsarik.programs.gifed एक स्थिर विधि संग चलाउन योग्य कार्यक्रम वर्ग समावेश हुनेछ main, तपाईंलाई कार्यक्रम चलाउन अनुमति दिँदै; कार्यक्रम प्यारामिटरहरू भण्डारण गर्ने कक्षा; र अन्य कक्षाहरूसँग प्याकेजहरू।

एल्गोरिदम को कार्यान्वयन आफै प्याकेज मा प्रस्तुत गरिनेछ com.tsarik.programs.gifed.gif कक्षाहरू GIFEncryptorByLSBMethod и GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod। यी दुवै कक्षाहरूले इन्टरफेस लागू गर्नेछ Encryptor.

GIF ढाँचाको संरचनामा आधारित, तपाइँ छवि प्यालेटमा सन्देश परिचय गर्नको लागि सामान्य एल्गोरिथ्म सिर्जना गर्न सक्नुहुन्छ:

छविमा सन्देशको उपस्थिति निर्धारण गर्न, सन्देशको सुरुमा बिटहरूको निश्चित अनुक्रम थप्न आवश्यक छ, जुन डिकोडरले पहिले पढ्छ र शुद्धताको लागि जाँच गर्दछ। यदि यो मेल खाँदैन भने, यो छविमा कुनै लुकेको सन्देश छैन भनेर मानिन्छ। अर्को तपाईंले सन्देशको लम्बाइ निर्दिष्ट गर्न आवश्यक छ। त्यसपछि सन्देशको पाठ।

सम्पूर्ण आवेदनको कक्षा रेखाचित्र:

कार्यक्रमको कार्यान्वयन

सम्पूर्ण कार्यक्रमको कार्यान्वयनलाई दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ: इन्टरफेस इन्क्रिप्शन र डिक्रिप्शन विधिहरूको कार्यान्वयन Encryptor, कक्षाहरूमा GIFEncryptorByLSBMethod и GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod, र प्रयोगकर्ता इन्टरफेस को कार्यान्वयन।

कक्षालाई विचार गर्नुहोस् GIFEncryptorByLSBMethod.

क्षेत्रहरू firstLSBit и secondLSBit छविको प्रत्येक बाइटको बिट्सको संख्या समावेश गर्दछ जसमा सन्देश प्रविष्ट गर्नुपर्छ र जहाँबाट सन्देश पढ्नुपर्छ। क्षेत्र checkSequence इम्बेडेड सन्देशको पहिचान सुनिश्चित गर्न चेक बिट अनुक्रम भण्डारण गर्दछ। स्थिर विधि getEncryptingFileParameters निर्दिष्ट फाइलको प्यारामिटरहरू र सम्भावित सन्देशका विशेषताहरू फर्काउँछ।

विधि एल्गोरिथ्म encrypt वर्ग GIFEncryptorByLSBMethod:

र उनको कोड:

@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();
}

विधिको एल्गोरिदम र स्रोत कोड decrypt वर्ग 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);
}

वर्ग को कार्यान्वयन GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod समान हुनेछ, केवल जानकारी बचत गर्ने/पढ्ने तरिका फरक छ।

कक्षामा MainFrame आवरण विधिहरू वर्णन गरिएको छ: encryptImage(Encryptor encryptor) и decryptImage(Encryptor encryptor), इन्टरफेस विधिहरूको नतिजा प्रशोधन गर्दै Encryptor र प्रयोगकर्तासँग अन्तरक्रिया गर्दै, अर्थात् फाइल चयन संवाद खोल्दै, त्रुटि सन्देशहरू देखाउँदै, इत्यादि; साथै अन्य विधिहरू: openImage(), प्रयोगकर्तालाई छवि चयन गर्न अनुमति दिँदै, exit(), जुन अनुप्रयोगबाट बाहिर निस्कन्छ। यी विधिहरू बाट बोलाइन्छ Actionसम्बन्धित मेनु वस्तुहरू। यस वर्गले सहायक विधिहरू पनि लागू गर्दछ: createComponents() - फारम अवयवहरूको सिर्जना, loadImageFile(File f) - फाइलबाट विशेष कम्पोनेन्टमा छवि लोड गर्दै। वर्ग को कार्यान्वयन GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod वर्ग कार्यान्वयन जस्तै GIFEncryptorByLSBMethod, मुख्य भिन्नता सन्देश बाइटहरू लेख्ने र प्यालेटबाट पढ्ने तरिकामा छ।

कार्यक्रम सञ्चालन

LBS विधि

मानौं त्यहाँ यस्तो छवि छ:

यस छविमा, प्यालेटमा 256 रङहरू छन् (जस्तै रंगले यसलाई बचत गर्छ)। पहिलो चार रंगहरू: सेतो, कालो, रातो, हरियो। अन्य रंगहरू कालो छन्। विश्वव्यापी प्यालेट बिट अनुक्रम निम्नानुसार हुनेछ:

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

सन्देश सम्मिलित भएपछि, अधोरेखित बिट्स सन्देशबाट बिट्स संग प्रतिस्थापन हुनेछ। नतिजा छवि लगभग मूल भन्दा फरक छैन।

मूल
इम्बेडेड सन्देशको साथ छवि

प्यालेट विस्तार विधि

जब तपाइँ यो विधि प्रयोग गरेर सन्देश सहितको छवि खोल्नुहुन्छ, तपाइँ निम्न चित्र देख्नुहुनेछ:

यो स्पष्ट छ कि यो विधि पूर्ण जासुसी गतिविधिहरु को लागी काम गर्दैन, र सन्देश को अतिरिक्त ईन्क्रिप्शन आवश्यक हुन सक्छ।

एनिमेटेड छविहरूमा इन्क्रिप्शन/डिक्रिप्शनले नियमित स्थिर छविहरूमा जस्तै काम गर्दछ, तर एनिमेसन तोडिएको छैन।

प्रयोग गरिएका स्रोतहरू:

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

डाउनलोड गर्नुहोस्:

• कार्यक्रम
• स्रोतहरू

स्रोत: www.habr.com