إخفاء المعلومات مقابل التشفير

التشفير والإخفاء مجالان متكاملان، لكن لكل منهما هدف مختلف. يحوّل التشفير الرسالة بحيث يصبح محتواها غير مفهوم من دون المفتاح، لكنه يجعل وجود رسالة سرية واضحًا. أما الإخفاء فيخفي وجود الاتصال نفسه داخل وسيط حامل يبدو بريئًا، بحيث لا يعرف المراقب أصلًا أن رسالة سرية موجودة.

يجمع الاتصال السري الأكثر أمانًا بين التقنيتين: تُشفّر الرسالة أولًا بحيث يتعذر قراءتها حتى إذا اكتُشفت البيانات المخفية، ثم تُضمّن النص المشفّر داخل وسيط حامل باستخدام الإخفاء. ولا يرى المهاجم الذي يعثر على البيانات المخفية سوى بايتات تبدو عشوائية. ويُستخدم هذا النهج متعدد الطبقات في أدوات الخصوصية المشروعة، وكذلك في عمليات استخبارات الدول.

للإخفاء تاريخ عريق يسبق ظهور الحواسيب. فقد استُخدم الحبر غير المرئي المصنوع من عصير الليمون أو الحليب للكتابة بين سطور الرسائل العادية. وكانت الشفرات الصفرية تخفي الرسائل في الحرف الأول من كل كلمة داخل نص يبدو عاديًا. كما استخدم الجواسيس الألمان في الحرب العالمية الثانية النقاط المجهرية، وهي صور صُغّرت إلى حجم نقطة وأُدرجت في مستندات مطبوعة.

في العصر الرقمي، يمكن لأي تنسيق ملف يتضمن بيانات زائدة أو بيانات مضغوطة مع فقد أن يكون وسيطًا حاملًا. وتشمل الوسائط الحاملة الرقمية الشائعة الصور النقطية (JPEG وPNG وBMP)، والملفات الصوتية (WAV وMP3)، وملفات الفيديو (AVI وMP4)، وحتى حزم الشبكة نفسها. ويؤثر اختيار الوسيط الحامل في كل من سعة الإخفاء واحتمال اكتشافه بالتحليل الإحصائي.

المتطلب الأساسي للإخفاء هو أن يتعذر تمييز ملف الحامل عن نسخة عادية غير معدّلة من التنسيق نفسه. فقد تبدو صورة بحجم 10 ميغابايت تحتوي فجأة على 5 ميغابايت من البيانات المخفية مطابقة تمامًا للعين البشرية، لكنها قد تتضمن شذوذات إحصائية قابلة للاكتشاف. ويحافظ الإخفاء الفعّال على صِغر الحمولة المخفية مقارنةً بحجم الوسيط الحامل.

تحليل الإخفاء هو فن اكتشاف الرسائل المخفية، وهو يماثل التحليل الشفري المستخدَم لكسر الشفرات. ويبحث محللو الإخفاء عن اختلالات إحصائية تكشف وجود بيانات مخفية. أما محللو الشفرات فيحاولون استعادة النص الصريح من النص المشفّر. ويكشف التحليل الناجح للإخفاء أن شيئًا ما مخفي، بينما يكشف التحليل الشفري الناجح مضمون ذلك الشيء. ويدفع كلا المجالين إلى تطوير المجال المقابل لهما.

تتمتع الصور الطبيعية بخصائص إحصائية يمكن التنبؤ بها: فتتبع قيم البكسلات توزيعات سلسة، وترتبط البكسلات المتجاورة ببعضها، وتتوافق أنماط الضوضاء مع مستشعر الكاميرا. ويؤدي تضمين البيانات المخفية إلى اضطراب هذه الخصائص. ويُعد اختبار كاي-تربيع وتحليل RS وتحليل أزواج العينات من التقنيات التي تقيس الانحرافات عن الإحصاءات المتوقعة للكشف عن احتمال وجود محتوى مخفي.

تبيّن أن عناصر استخبارات روسية اعتُقلت في الولايات المتحدة عام 2010 كانت تستخدم الإخفاء لتضمين رسائل داخل صور منشورة للعامة على مواقع الويب. فقد بدت الصور كأنها صور فوتوغرافية عادية، لكنها احتوت على تعليمات ومعلومات استخباراتية. وأثبتت هذه الحالة الواقعية أن الخصوم المعاصرين يجمعون بين الإخفاء والتشفير وإخفاء البيانات داخل الشبكات لإنشاء اتصالات سرية متعددة الطبقات.

تحدّد حجم الوسيط الحامل وتقنية الإخفاء المستخدمة كمية البيانات التي يمكن إخفاؤها داخله. وتتيح تقنية LSB المعتادة في صورة ملونة نحو 1 بت لكل قناة لونية في كل بكسل، أي نحو 3 بتات لكل بكسل. ويؤدي تجاوز حد السعة إلى تدهور ملحوظ في جودة الصورة أو إلى إنشاء بصمات إحصائية تستطيع أدوات تحليل الإخفاء اكتشافها.

للإخفاء استخدامات مشروعة تتجاوز التجسس. إذ يضمّن وضع العلامات المائية معلومات الملكية في الصور والملفات الصوتية لحماية حقوق الطبع والنشر. كما يضمّن أخذ البصمات معرّفات فريدة لتتبع مصدر التسريبات. ويمكن للقنوات السرية في بروتوكولات الشبكة تجاوز مرشحات المحتوى في الشبكات الخاضعة للرقابة. ويدرس الباحثون الإخفاء أيضًا لبناء أدوات كشف أفضل وفهم حدود الاتصال السري.

الإخفاء بحد ذاته ليس غير قانوني في معظم السلطات القضائية، لكن استخدامه لإخفاء نشاط إجرامي أو لتجاوز المراقبة المفروضة بأمر قضائي وفقًا للقانون يثير أسئلة أخلاقية وقانونية. وتحاول مرشحات المحتوى في بعض البلدان اكتشاف قنوات الإخفاء وحظرها. ويمكن استخدام التقنيات نفسها التي يستخدمها الناشطون لتجاوز الرقابة من جانب المجرمين لإخفاء اتصالاتهم عن جهات إنفاذ القانون.

يخفي الإخفاء وجود الاتصال، بينما يخفي التشفير معناه. ويؤدي الجمع بينهما إلى توفير أمان متعدد الطبقات. وتشمل التقنيات التاريخية الحبر غير المرئي والشفرات الصفرية والنقاط المجهرية. وتشمل الوسائط الحاملة الرقمية الصور والملفات الصوتية وملفات الفيديو. ويجب أن يبدو الوسيط الحامل طبيعيًا من الناحية الإحصائية. ويكتشف تحليل الإخفاء البيانات المخفية من خلال الاختلالات الإحصائية. وتبقى سعة الوسيط الحامل محدودة أساسًا بحجمه.