Steganografia e crittografia a confronto

La crittografia e la steganografia sono discipline complementari con obiettivi diversi. La crittografia trasforma un messaggio in modo che il suo contenuto risulti incomprensibile senza la chiave, ma rende evidente l'esistenza di un messaggio segreto. La steganografia nasconde l'esistenza stessa della comunicazione all'interno di un supporto dall'aspetto innocuo, così che un osservatore non sappia nemmeno che vi sia un messaggio segreto.

La comunicazione occulta più sicura combina entrambe le tecniche: prima si crittografa il messaggio affinché, anche se i dati nascosti vengono rilevati, non possano essere letti; quindi si incorpora il testo cifrato in un supporto mediante la steganografia. Un attaccante che trova i dati nascosti vede soltanto byte dall'aspetto casuale. Questo approccio a più livelli viene utilizzato sia da strumenti legittimi per la privacy sia nelle operazioni di intelligence condotte dagli Stati.

La steganografia ha una ricca storia che precede l'era dei computer. L'inchiostro invisibile, prodotto con succo di limone o latte, veniva usato per scrivere tra le righe di lettere apparentemente innocue. I cifrari nulli nascondevano i messaggi nella prima lettera di ogni parola di un testo dal tono ordinario. Durante la Seconda guerra mondiale, le spie tedesche usavano i microdot: fotografie ridotte alle dimensioni di un punto e inserite in documenti stampati.

Nell'era digitale, qualsiasi formato di file con dati ridondanti o soggetti a perdita può fungere da supporto. Tra i supporti digitali più comuni ci sono le immagini raster (JPEG, PNG, BMP), i file audio (WAV, MP3), i file video (AVI, MP4) e persino i pacchetti di rete. La scelta del supporto influisce sia sulla capacità di occultamento sia sul rischio di rilevamento tramite analisi statistica.

Il requisito fondamentale della steganografia è che il file di supporto non sia distinguibile da una versione normale e non modificata dello stesso formato. Un'immagine di 10 megabyte che contiene improvvisamente 5 megabyte di dati nascosti apparirà identica all'occhio umano, ma potrebbe presentare anomalie statistiche rilevabili. Una steganografia efficace mantiene il payload nascosto ridotto rispetto alle dimensioni del supporto.

La steganalisi è l'arte di rilevare messaggi nascosti, analoga alla crittoanalisi usata per violare i cifrari. Gli steganalisti cercano irregolarità statistiche che rivelino la presenza di dati nascosti. I crittoanalisti tentano di recuperare il testo in chiaro dal testo cifrato. Una steganalisi riuscita rivela che qualcosa è nascosto; una crittoanalisi riuscita rivela che cosa dice quel qualcosa. Entrambe le discipline favoriscono il progresso dei rispettivi ambiti contrapposti.

Le immagini naturali hanno proprietà statistiche prevedibili: i valori dei pixel seguono distribuzioni regolari, i pixel adiacenti sono correlati e i pattern di rumore corrispondono a quelli del sensore della fotocamera. L'incorporamento steganografico altera queste proprietà. Il test del chi quadrato, l'analisi RS e l'analisi delle coppie di campioni sono tutte tecniche che misurano le deviazioni dalle statistiche attese per segnalare la possibile presenza di contenuto steganografico.

Nel 2010, agenti dei servizi segreti russi arrestati negli Stati Uniti utilizzavano la steganografia per incorporare messaggi in immagini pubblicate su siti web accessibili a tutti. Le immagini sembravano fotografie ordinarie, ma contenevano istruzioni e informazioni di intelligence. Questo caso reale ha dimostrato che gli avversari moderni combinano la steganografia con la crittografia e la steganografia di rete per realizzare comunicazioni occulte a più livelli.

La quantità di dati che è possibile nascondere in un supporto è limitata dalle dimensioni del supporto stesso e dalla tecnica steganografica utilizzata. Una tecnica LSB tipica applicata a un'immagine a colori consente di nascondere circa 1 bit per canale di colore per pixel, ovvero circa 3 bit per pixel. Superare la soglia di capacità degrada sensibilmente la qualità dell'immagine o crea firme statistiche rilevabili dagli strumenti di steganalisi.

Oltre allo spionaggio, la steganografia ha usi legittimi. Il watermarking incorpora informazioni sulla proprietà nelle immagini e nell'audio per proteggerne il copyright. Il fingerprinting incorpora identificatori univoci per tracciare la fonte delle fughe di dati. I canali occulti nei protocolli di rete possono aggirare i filtri dei contenuti nelle reti soggette a censura. I ricercatori studiano inoltre la steganografia per sviluppare strumenti di rilevamento migliori e comprendere i limiti delle comunicazioni occulte.

La steganografia di per sé non è illegale nella maggior parte delle giurisdizioni, ma il suo uso per occultare attività criminali o aggirare la sorveglianza legalmente disposta dai tribunali solleva questioni etiche e giuridiche. I filtri dei contenuti in alcuni Paesi tentano di rilevare e bloccare i canali steganografici. Le stesse tecniche usate dagli attivisti per eludere la censura possono essere usate dai criminali per nascondere le comunicazioni alle forze dell'ordine.

La steganografia nasconde l'esistenza della comunicazione, mentre la crittografia ne nasconde il significato. Combinarle offre una sicurezza a più livelli. Le tecniche storiche includono l'inchiostro invisibile, i cifrari nulli e i microdot. I supporti digitali includono immagini, audio e video. Il supporto deve apparire normale dal punto di vista statistico. La steganalisi rileva i dati nascosti tramite irregolarità statistiche. La capacità del supporto è fondamentalmente limitata dalle sue dimensioni.