Cos'è la steganografia

La steganografia è la pratica di celare l'esistenza stessa di un messaggio nascondendolo all'interno di dati dall'aspetto ordinario. Il termine deriva dal greco steganos (coperto) e graphein (scrittura): scrittura coperta.

Un segreto può essere nascosto in un'immagine, un file audio, un documento o nel traffico di rete. A chiunque osservi il contenuto, il supporto appare del tutto normale: una foto innocua delle vacanze, una canzone o un PDF.

Per chi si occupa di sicurezza, la steganografia è importante per due motivi: chi difende deve capire come gli attaccanti la usano per far fuoriuscire dati, e gli analisti devono sapere come rilevarla.

Queste due tecniche vengono spesso confuse, ma risolvono problemi diversi:

• La crittografia nasconde il significato di un messaggio. Un osservatore vede che esiste un segreto, ma non può leggerlo.
• La steganografia nasconde l'esistenza di un messaggio. Un osservatore non sa nemmeno che è presente un segreto.

La crittografia protegge il contenuto; la steganografia protegge il fatto che sia avvenuta una comunicazione. Un file cifrato attira l'attenzione: contiene chiaramente qualcosa. Un messaggio steganografico si nasconde in un file che nessuno sospetta.

L'approccio più efficace combina entrambe le tecniche. Si cifra prima, poi si nasconde:

• La crittografia garantisce che, anche se i dati nascosti vengono scoperti, non possano essere letti.
• La steganografia fa sì che il blob cifrato difficilmente venga scoperto.

Cifrare prima di nascondere aiuta anche la steganografia stessa: il ciphertext ha un'elevata entropia ed è statisticamente casuale, quindi può confondersi più naturalmente con il rumore dei dati multimediali rispetto al testo in chiaro strutturato. Questa difesa a più livelli è chiamata difesa in profondità.

La steganografia ha un vocabolario preciso che vale la pena imparare:

• Payload: i dati segreti da nascondere.
• Cover (o carrier): il file innocuo usato per nasconderli.
• Stego-object: il risultato, cioè cover più payload incorporato.
• Stego-key: un segreto facoltativo che controlla dove o come viene incorporato il payload.
• Embedding: l'atto di inserire il payload.
• Extraction: il recupero del payload dallo stego-object.

In altre parole: l'inserimento di un payload in un cover, eventualmente usando uno stego-key, produce uno stego-object.

Quasi ogni file con ridondanza o rumore può fungere da cover. I carrier più comuni includono:

• Immagini: i supporti più diffusi; piccole variazioni di colore sono invisibili a occhio nudo.
• Audio: piccole variazioni di ampiezza sono impercettibili all'udito.
• Video: grande capacità distribuita su molti fotogrammi.
• Testo e documenti: spazi bianchi, formattazione o caratteri a larghezza zero.
• Traffico di rete: campi di intestazione inutilizzati o temporizzazione dei pacchetti (canali nascosti).
• File system: spazio slack o volumi nascosti.

I cover migliori sono grandi e naturalmente rumorosi, così i dati incorporati si confondono con le variazioni già presenti.

Ogni metodo di steganografia bilancia tre obiettivi in competizione: il triangolo steganografico:

• Capacità: la quantità di dati che è possibile nascondere.
• Impercettibilità: quanto sono difficili da rilevare le modifiche.
• Robustezza: quanto bene il payload sopravvive alle modifiche (compressione, ridimensionamento).

Migliorare un obiettivo di solito indebolisce un altro. Nascondere più dati (capacità) rende più rilevabili le variazioni statistiche (minore impercettibilità). I metodi robusti che resistono alla compressione spesso incorporano i dati in modo più visibile. Il giusto equilibrio dipende dall'obiettivo: l'esfiltrazione furtiva privilegia l'impercettibilità, mentre il watermarking privilegia la robustezza.

La tecnica più rudimentale aggiunge un payload dopo la fine di un file valido. Molti formati, come JPEG, hanno un marcatore di fine file, quindi i visualizzatori ignorano tutto ciò che lo segue: l'immagine continua a essere visualizzata normalmente.

È facile accorgersene perché il file è più grande del previsto e contiene dati oltre la sua fine logica:

È facile da realizzare e da rilevare: non offre una vera impercettibilità, ma illustra il concetto di nascondere dati che un visualizzatore ignora.

La tecnica di steganografia vera e propria più famosa è la sostituzione LSB (bit meno significativo). In un'immagine, ogni canale di colore di un pixel è un numero compreso tra 0 e 255. La modifica del bit meno significativo sposta il valore al massimo di 1, una variazione invisibile all'occhio umano.

Sovrascrivendo il bit meno significativo di molti pixel, si codifica un messaggio nascosto, un bit alla volta. Un'immagine RGB da 1 megapixel può nascondere circa 375 KB in questo modo.

Approfondiremo l'LSB nella prossima lezione; per ora, comprenda il principio: nascondere i dati nelle parti di un file troppo sottili perché gli esseri umani possano notarle.

La steganografia non è intrinsecamente malevola: ha molte applicazioni legittime:

• Filigranatura digitale: incorporare informazioni sulla proprietà nei file multimediali per dimostrare il copyright o risalire all'origine delle fughe di dati.
• Rilevamento delle manomissioni: una filigrana fragile che si rompe se il file viene modificato.
• Incorporamento dei metadati: trasportare dati sull'autenticità o sulla provenienza.
• Privacy: proteggere le comunicazioni quando il solo fatto di cifrare potrebbe essere pericoloso.

La filigranatura, in particolare, privilegia la robustezza: il contrassegno deve sopravvivere alla compressione e alle modifiche, una priorità opposta rispetto al nascondimento furtivo.

Anche gli aggressori usano la steganografia e i difensori devono anticiparne l'impiego:

• Esfiltrazione di dati: far uscire di nascosto dati rubati all'interno di immagini che superano i filtri.
• Comando e controllo del malware: nascondere istruzioni in immagini pubblicate su siti accessibili a tutti (stegware).
• Distribuzione del payload: nascondere codice malevolo all'interno di file dall'aspetto innocuo.
• Elusione dei sistemi DLP: aggirare i sistemi di prevenzione della perdita di dati che cercano segreti evidenti.

Poiché la steganografia nasconde l'esistenza, gli strumenti basati sulle firme spesso non la rilevano. Per individuarla serve la steganalisi, che verrà trattata più avanti nel corso.

Un errore comune consiste nell'affidarsi alla segretezza del metodo: la sicurezza basata sull'oscurità. Secondo il principio di Kerckhoffs, un sistema dovrebbe rimanere sicuro anche se l'aggressore conosce la tecnica.

Per la steganografia, ciò significa:

• Non presupponga che l'algoritmo di inserimento sia segreto: gli analisti conoscono i metodi comuni.
• La sicurezza reale deriva da una stego-key (che controlla il posizionamento) e dalla crittografia del payload.
• Il metodo può essere pubblico; solo le chiavi devono rimanere segrete.

La steganografia nasconde l'esistenza, ma non sostituisce la crittografia: le combini.

Verifichi la comprensione della distinzione fondamentale.

Ha appreso i fondamenti del nascondimento dei dati in bella vista.

• La steganografia nasconde l'esistenza di un messaggio, mentre la crittografia ne nasconde il significato: le combini per una difesa a più livelli.
• Termini chiave: payload, cover, stego-object, stego-key, inserimento ed estrazione.
• I cover possono essere immagini, audio, video, testo, traffico di rete o file system: i file grandi e rumorosi nascondono meglio i dati.
• Ogni metodo bilancia il triangolo capacità / impercettibilità / robustezza.
• La tecnica classica vera e propria è la sostituzione LSB; i metodi più rudimentali aggiungono dati oltre la fine del file.
• Gli usi spaziano dalla legittima filigranatura alla malevola esfiltrazione e allo stegware: si faccia affidamento su stego-key e crittografia, non sull'oscurità.

Ora si passerà alla pratica, inserendo dati in immagini e file audio.