Стенография в WAV файлах (ч.1)

Стеганография — это наука о том, как спрятать сообщение внутри другого сообщения. Суть состоит в том, чтобы незначительно изменить несущий файл так, чтобы изменения были незаметны внешне, но при этом оставалась возможность извлечь скрытые данные.

Тут уместно сравнение с аналоговым цветным телевидением. Видеосигнал описывает темные и светлые участки экрана. Сигналы цветности подмешиваются в видеосигнал и занимают в его спектре небольшую полосу в районе 4.5 мегагерц. На экране старого черно-белого телевизора сигналы цветности выглядят как легкая рябь. В цветном телевизоре эти сигналы бережно отделяются, усиливаются и раскрашивают картинку.

Как правило, скрытое сообщение (payload) по объему в несколько раз меньше, чем сообщение-контейнер (carrier). Посмотрите на статью en.wikipedia.org/wiki/Steganography. Найдите в статье картинку с деревом на фоне неба. В этой картинке формат пикселя rgb24, то есть, три цветовых канала по восемь бит в каждом (интенсивность каждого канала может принимать значение от 0 до 255). Если изменять младшие биты каждого канала, то цвет пикселя будет незначительно меняться, например синий компонент был 10011100 (156), а стал 10011111 (159), пиксель стал чуть ярче, но в целом картинка осталась прежней. Изменяя младшие биты, мы можем заставить картинку хранить скрытое сообщение. Теперь посмотрите на картинку, которая была восстановлена из картинки с деревом. Обратите внимание на глубину цвета, используются пиксели только нескольких цветов. Вес файла картинки также заметно ниже, чем картинки-контейнера.

Разумеется, перед тем как встроить данные, их нужно зашифровать. При этом желательно, чтобы зашифрованные данные были похожи на цифровой шум, чтобы они никак не выдавали свое присутствие и чтобы по ним нельзя было определить, каким инструментом они зашифрованы.

Не стоит путать стеганографию и криптографию. Криптография не позволяет прочитать скрытое сообщение без ключа, однако само зашифрованное сообщение привлекает к себе внимание. Хорошая стеганография прячет сам факт наличия секретного сообщения. В таком случае стегоаналитик не может точно установить, является ли этот цифровой шум просто шумом, или же этот шум был специально изменен, и из него можно, зная ключ, восстановить сообщение.

Большие возможности стеганографии открываются в звуковых файлах. Постепенно набирают популярность форматы lossless (сжатие без потерь), которые часто встречаются на трекерах и в личных архивах. Основным форматом для работы со звуком является WAV, который содержит звуковые семплы в чистом виде, в последствии этот файл можно сжать кодеком flac, а затем при надобности восстановить обратно в wav.