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Introduzione
La steganografia è l'arte di nascondere informazioni nelle
informazioni così da non destare sospetti nonché il processo di
introdurre informazioni in un canale nascosto così da celare le
informazioni stesse. È uno strumento utile per la protezione delle
informazioni personali, e le organizzazioni stanno investendo
ingenti risorse nell'analisi delle tecniche steganografiche al fine
di proteggere l'integrità dei propri dati.
D'altra parte le steganografia può anche essere dannosa. Ostacola
le autorità che fanno rispettare la legge nel raccogliere le prove
per fermare le attività illegali, poiché le tecniche per celare le
informazioni stanno diventando più sofisticate.
Sebbene la steganografia sia utilizzata in varie forme da migliaia
di anni, essa è diventata più nota recentemente in forza del suo
utilizzo per mascherare le comunicazioni dei terroristi così come
la pornografia minorile. La steganografia cela l'esistenza di un
messaggio trasmettendo le informazioni attraverso vari "portatori".
Il suo scopo è di premunirsi dall'individuazione di messaggi
segreti. L'uso più comune della steganografia è quello di
nascondere le informazioni di un file tra le informazioni di un
altro file. Per esempio portatori di copertura come immagini,
audio, video, testo o codice in forma digitale, mascherano
l'informazione nascosta. Questa può essere testo non elaborato,
testo cifrato, immagini o informazioni inserite in un flusso di
bit.
Dato che i criminali sono ben consapevoli delle capacità degli
investigatori forensi di recuperare fonti di prova dai computer,
fanno sempre più ricorso a tecniche di crittografia per nascondere
dati incriminanti. I pornografi minorili online usano la tecnologia
della steganografia per realizzare comunicazioni private e per
nascondere i files che si scambiano all'interno di normali files
del computer. Ci sono più di 4.000 siti web dedicati alla
steganografia e molti di questi forniscono informazioni su come
scoprire e nascondere materiale illecito.
Steganografia
Le due principali branche dell'occultamento di informazioni sono
la steganografia e del watermarking; la differenza fondamentale tra
le due è che nel watermarking l'oggetto della comunicazione è il
segnale principale, con annidati i dati che forniscono la
protezione copyright; il messaggio contiene informazioni come
l'identificativo del proprietario e un timestamp digitale che viene
normalmente utilizzato per la protezione copyright. Nella
steganografia l'oggetto da trasmettere è il messaggio annidato, e
il segnale di copertura serve come una innocua maschera scelta
arbitrariamente dall'utilizzatore. Nel watermarking l'esistenza del
mark può essere dichiarata apertamente e ogni tentativo di
rimuovere o rendere nullo il contenuto annidato rende il segnale
principale inutilizzabile. La steganografia cerca di evitare la
capacità di scoprire della percezione umana e degli algoritmi
informatici.
La steganografia differisce dalla crittografia la quale non cela i
dati da comunicare ma li codifica per evitare che venga compreso il
loro contenuto; le due tecniche sono considerate ortogonali e
complementari: chiunque voglia comunicare in modo nascosto può
applicare un algoritmo crittografico ai dati segreti e poi
ricorrere al loro annidamento.
Le immagini sono la copertura più utilizzata nella steganografia e
possono essere archiviati in vari formati(BMP, GIF, JPEG); il
processo di mascheramento delle informazioni può essere riassunto
in due passi: identificazione dei bits ridondanti che possono
essere modificati senza degradare la qualità della copertura
seguita dalla selezione di un sottoinsieme dei bits ridondanti da
sostituire con i dati del messaggio segreto.
Le tecniche sono valutate in relazione alla loro sicurezza contro
la rilevazione, la consistenza del carico (la quantità di dati da
nascondere) e la robustezza contro attacchi non intenzionali e
dolosi. Le tecniche sono classificate nei seguenti gruppi; per
ciascuno di essi sono disponibili dei tools software:
- modificazione del Least Significant Bit (LSB); è applicata ai
LBS dei pixels; la stegoimmagine è visivamente identica alla
copertura;
- masking; i valori dei pixels nelle aree mascherate vengono
alterati in una certa percentuale; viene realizzato una specie di
patchwork in cui coppie di patches sono scelte a caso e i loro
pixels cancellati e sostituiti da una pari quantità di dati;
- domain transform; i dati sono annidati secondo i metodi delle
trasformate matematiche, per esempio modulazione dei coefficienti
in una trasformata di dominio come il Coseno Discreto, Onda
Discreta, Fourier Discreto;
- i dati mascherati sono sparpagliati all'interno dell'intera
immagine e poi mescolati e sottoposti ad una trasformazione di
secondo livello;
- compression; l'annidamento dei dati è integrata nell'algoritmo
di compressione dell'immagine, come il JPEG; data la popolarità
delle immagini JPEG su Internet queste tecniche hanno un grande
potere attrattivo;
- spread spectrum; i dati nascosti sono sparsi all'interno
dell'immagine copertura. Si utilizza una chiave per selezionare
casualmente i canali di frequenza dei colori e poi si applica un
processo di crittografia.
Steganalisi
Anche se gli strumenti steganografici alterano soltanto i
componenti meno significativi dell'immagine, essi lasciano tracce
rilevabili nell'immagine stego; la steganalisi si riferisce
all'evidenziazione della presenza di informazioni nascoste in
un'immagine; si aggiunga che l'immagine copertura non è disponibile
a chi la analizza.
L'idea più semplice per individuare file modificati è di
confrontarli con l'originale: la soluzione normale per evidenziare
informazioni nascoste è di costruire una libreria degli hash sets e
di confrontarli con gli hash values del file sotto indagine; l'hash
set identificherà le corrispondenze steganografiche del file. Gli
investigatori devono utilizzare hash sets sicuri per escludere file
affidabili dall'indagine. I file di sistema non modificati dopo la
loro installazione sono da includere in un hash set sicuro. NIST ha
iniziato il progetto di ricerca Libreria Software di Riferimento
Nazionale che calcola un identificatore unico per ciascun file nel
sistema operativo sulla base del contenuto del file: gli
identificatori sono creati utilizzando l'algoritmo SHA-1; se un
criminale cerca di nascondere un'immagine pornografica
rinominandola come un file ordinario del sistema operativo o
rinominando un file .JPG come .EXE, l'hash value derivato
dall'immagine non corrisponderà con quello dei file del sistema
operativo e sarà così individuato.
La steganalisi include due principali tipi di tecniche:
- visual analysis; cerca di rilevare la presenza di comunicazioni
segrete attraverso l'ispezione, sia attraverso la vista sia con
l'aiuto di un sistema di computer, tipicamente decomponendo
l'immagine nei suoi livelli di bit;
- statistical analysis; è in grado di rilevare se un'immagine è
stata modificata testando se le sue proprietà statistiche deviano
dalla norma. Può identificare minuscole alterazioni nel
comportamento statistico causate dall'annidamento steganografico;
sono disponibili molteplici metodi differenti, mirati per ciascuno
dei differenti tipi di tecniche di annidamento sopra
menzionate.
Anche se nei manuali delle forze dell'ordine degli USA (per
esempio l'Istituto di Ricerca Americano dei Pubblici Ministeri) non
sono disponibili delle linee guida sulla steganografia, ci sono
regole empiriche che gli investigatori utilizzano quando cercano
indicazioni che possano rivelare l'uso della steganografia;
sono:
- capacità tecniche o sofisticazione del proprietario del
computer;
- indizi software nel computer; per esempio nomi di file,
riferimenti a siti web, cookies, file della cronologia,
crittografia;
- file programma; per esempio editor hex, software per la pulizia
dei dischi, software per specializzati per chat;
- file multimediali; per esempio file abbastanza grandi per
l'utilizzo di steganografia con duplicazione;
- tipi di crimine; per esempio pornografia minorile, frodi
contabili, furto d'identità, terrorismo.
Questioni legali
La steganografia e la steganalisi possono essere utilizzate
dalle forze dell'ordine come strumenti ordinari per contrastare il
crimine e, in particolare, la pornografia minorile.
Il Codice Italiano fornisce la legge n. 269 del 3 agosto 1998 come
strumento principale per la lotta alla pornografia minorile;
l'articolo 14 fornisce lo strumento di legge per accertare
comportamenti illeciti ed autorizza gli investigatori della polizia
ad agire sotto copertura per scoprire le responsabilità civili per
atti illeciti e il traffico di materiale pornografico. Poche
tecniche hanno superato l'esame di legittimità dei giudici e quindi
sono considerati legittimati ed utilizzabili.
Altre tecniche come i vasi di miele sono stati dichiarati
illegittimi dalla Corte di Cassazione (rif. 37074/2004) in
relazione a pochi casi di mancanza di gravi illeciti. In accordo
con questa decisione il ricorso ad un agente provocatore è permesso
solo quando il suo comportamento non è in conflitto con le norme
costituzionali e deve essere limitato a circostanze eccezionali nel
rispetto degli obblighi legali e di rigide procedure. Al di fuori
di queste clausole restrittive le attività non sono permesse, sono
considerate illegittime e, in alcuni casi, illegali; pertanto gli
indizi raccolti non sarebbero ammessi dalla Corte.
Vi è pertanto la necessità di definire nuove tecniche e nuovi
strumenti che permettano l'individuazione, il contrasto e la
punizione dei comportamenti illeciti, all'interno di una struttura
di operazioni legali strettamente connesse con soluzioni tecniche
di informazione e comunicazione di elevato livello.
Il succitato articolo 14 autorizza sia attività di acquisto sia di
intermediazione. Se l'attività di intermediazione include l'azione
dinamica di commercio (acquisto e vendita) di materiale
pornografico minorile, allora le possibilità di successo nel
contrasto del crimine potrebbero basarsi sulle nuove stego-tecniche
e non più sui vasi di miele.
Le tecniche di steganografia possono essere utilizzate dalle forze
dell'ordine per:
- contrassegnare con segni predefiniti, con tecnica
steganografica, i materiali d'intermediazione, dopo
l'autorizzazione e sotto il controllo del pubblico ministero;
- permettere il tracciamento del materiale scambiato;
- definire e fornire nodi nel network in cui monitorare lo
scambio di materiale;
- progettare e realizzare una banca dati internazionale (seguendo
il modello dell'Europol) per raccogliere dati sugli scambi, sotto
il controllo degli enti investigativi;
- riunire ed analizzare le fonti di prova per verificare
l'univocità di acquisto e scambio da parte della persona sotto
indagine.
Conclusione
La lotta tra steganografia e steganalisi rappresenta una parte
importante del cyber-guerra con profonde implicazioni sulla
sicurezza dei computer. Il tentativo di trasmettere messaggi
segreti, sotto la copertura di innocui segnali multimediali, è in
disaccordo con gli sforzi per rilevare e prevenire tali
comunicazioni nascoste.
Dal punto di vista della legge, sono stati sviluppati diversi
strumenti steganografici e solo alcuni sono disponibili online.
Alcuni semplici metodi sono sconfitti dalla steganalisi ma
contromisure contro la steganalisi stanno emergendo. Cominciano ad
essere utilizzati strumenti steganografici che resistono agli
attacchi statistici. Per esempio, nell'annidamento dei dati, si sta
dedicando molta attenzione a preservare le caratteristiche
statistiche del mezzo di copertura; per resistere agli strumenti di
steganalisi basati sull'analisi dell'aumento dei colori unici in
un'immagine, nuovi metodi di annidamento possono essere progettati
per evitare la creazione di nuovi colori; in alternativa
modificazioni che portino a parti rilevabili possono essere
compensate, in maniere diverse, mentre si garantisce che il
destinatario designato resti in grado di estrarre il messaggio
segreto.
Dal punto di vista della legge si deve sottolineare che l'uso di
tecniche stego da parte delle forze dell'ordine potrebbe
incrementare le possibilità di presentare alla Corte, durante le
fasi del processo, fonti di prova ben definite e verificate,
riducendo così le possibilità di ricorso ed aumentando riscontri
credibili nei confronti della persona sotto indagine. Il successo
delle indagini della polizia aumenterebbe così come crescerebbe la
cooperazione internazionale; in questo ambito la steganografia,
utilizzata dagli organi di polizia trans-nazionali per marcare il
materiale scambiato per via della condivisione delle banche dati
internazionali, diventerebbe un importante strumento per il
tracciamento, per esempio, dello scambio di pornografia minorile e
per rendere le indagini più efficaci.
Prof. C. Maioli e Avv. A.Gammarota, Università di
Bologna - Informatica forense.
Riferimenti essenziali
- Amin M. M. et alii, Information hiding using
steganography, IEEE, 4th National Conference on Telecomm
Technologies, Malaysia, 2003
- Curran H., et alii, An evaluation of image based
steganography methods, International Journal of Digital Evidence,
v. 2, n. 2., Fall 2003
- Johnson N. and S. Lajodia, Exploring steganography: seeing
the unseen, IEEE Computer, v. 31, n. 2, Feb. 1998
- Kessler G., Staganography: implications for the prosecutor
and computer forensics examiner, Child Sexual Exploitation Update,
APRI, v.1, n. 1, Summer 2004
- Li X. and Seberry J., Forensics computing, LNCS 2904,
Springer, 2003
- Provos N. and P. Honeyman, Detecting steganographic
content on the Internet, ISOC NDSS, San Diego, 2002
- Wang H. and S. Wang, Cyber warfare: steganography vs.
steganalysis, CACM v. 47, n. 10, October 2004
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