Kennen Sie den Trick mit der "unsichtbaren Tinte"? Wenn Sie eine Nachricht mit Zitronensaft schreiben, wird sie erst beim Erwärmen etwa über einer Kerze sichtbar. Das ist ein einfaches Beispiel für Steganographie, die Lehre vom Verbergen von Informationen. Der Begriff ist aus dem Griechischen abgeleitet und heißt soviel wie "verdecktes Schreiben".
Steganographie ist keine Erfindung der Neuzeit. Antike Überlieferungen berichten von Kurieren, denen man Nachrichten auf die kahlgeschorenen Köpfe tätowierte. Dann mußten sie warten, bis die Haare nachgewachsen waren. Ein weiteres geschichtliches Beispiel: Der deutsche Geheimdienst klebte im Zweiten Weltkrieg kleine Punkte auf Briefbögen, die wie i-Punkte oder Satzzeichen aussahen, tatsächlich aber Mikrofilme mit umfangreichen Texten und ganzen Bilderserien waren. Aus Spionagefilmen kennt man ein anderes steganographisches Verfahren: Die Anfangsbuchstaben des Satzes "Angenommen, Norbert ginge recht in folgenden Fällen: Zwanzig wichtige Edelleute in nahezu unerträglicher Laune laufen nur unglaublich lustlos Langlaufski" bilden den neuen Satz "Angriff Zwei Null Null".
Steganographie verschlüsselt nicht, sondern versteckt
Bei der Kryptographie ist die Nachricht derart verschlüsselt, daß sie für andere unlesbar wird. Unbefugte dürfen die Information durchaus finden, doch nur wer den passenden Schlüssel besitzt, kann sie wieder lesbar machen. Anders die Steganographie, die eine Nachricht im Klartext versteckt, aber das Finden der Information verhindern soll. Die gängige Praxis, vertrauliche Informationen zu schützen, ist eine Mischform aus kryptographischen und steganographischen Verfahren: Die Nachricht wird zuerst verschlüsselt und anschließend versteckt.
Entscheidend ist ein unverdächtiger Informationsträger
Der wichtigste Grundsatz der Steganographie: Niemand darf dem Träger der Information ansehen, daß er ein Geheimnis in sich birgt. Einen Text in einem anderen Text zu verbergen, der noch einen unverdächtigen Sinn ergibt, erfordert viel lyrisches Geschick. Unauffälliger und schneller lassen sich heute Informationen in Computerdateien verstecken.
Viele gängige Steganographie-Programme benutzen Bilddateien als Informationsträger. Zum einen reagieren diese auf Veränderungen unempfindlicher als etwa ausführbare Dateien, zum anderen ist es bei der Wahl des richtigen Verfahrens selbst einem geübten Betrachter nicht möglich, die Veränderungen optisch festzustellen.
Wie jede Computerdatei besteht ein digitales Bild aus einer Reihe von Bytes. Die Farbtiefe des Bildes bestimmt die Länge der Bitfolge, die einzelne Bildpunkte (Pixel) darstellt. Bei 16 Millionen Farben (Truecolor) beträgt die Länge 24 Bit; bei 256 Farben genügen 8 Bit, um ein Pixel zu definieren.
Grafikprogramme wie Photoshop beeinflussen durch Berechnungen auf diesen Bitfolgen zum Beispiel die Helligkeit und den Kontrast des Bildes. Ähnlich arbeiten Steganographie-Programme, die durch Veränderung der Bytes eine Datei, die Informationen enthält, in das Bild hinein- und wieder herausrechnen (siehe Kasten "So funktioniert Steganographie").
Finger weg von JPEG-Dateien. BMP- und GIF-Dateien sind aufgrund ihrer Komprimierungsalgorithmen, die ohne Informationsverlust arbeiten, besser als Träger geeignet als etwa JPEG. Die JPEG-Komprimierung spart zwar mehr Plattenplatz, ist aber mit Einbußen in der Bildqualität sprich Informationsverlust verbunden. Eine mit einem steganographischen Verfahren eingebettete Datei könnte dann nicht zu 100 Prozent wiederherstellbar sein.
Außerdem eignet sich die Farbtiefe 24 Bit weit besser als 8 Bit. Wenn Sie bei 256 Farben den Farbcode eines Pixels um den Betrag 1 ändern, kann eine völlig andere Farbe herauskommen. Es fehlen feine Abstufungen, die bei 24 Bit Farbtiefe Spielraum lassen. Die Fehlfarben sind optisch offensichtlich (siehe oben). Ein brauchbarer Kompromiß sind Bilder mit 256 Graustufen.
Auch Sounddateien im WAV- oder VOC-Format eignen sich hervorragend als Informationsträger. Diese Dateien sind ebenfalls relativ unempfindlich gegen Veränderungen, wenn das LSBVerfahren angewandt wird. Der Unterschied ist dann kaum hörbar.
Mit dieser Technik lassen sich auch Copyright-Informationen in Bildern schützen. Dann sollen Manipulationen aber sichtbar werden, daher wird das "Most Significant Bit" überschrieben. Wird die Herstellerinformation herausgerechnet, verschieben sich die Farben so, daß das Bild unbrauchbar wird. Ein anderes Gebiet der Steganographie ist Watermarking, das Bilder in andere Bilder wie Wasserzeichen integriert.
TECHNISCHER HINTERGRUND
So funktioniert Steganographie
Damit die versteckten Informationen unentdeckt bleiben, darf es dem Bild weder optisch noch von der Dateigröße anzumerken sein, daß es manipuliert wurde. Die gängigste Methode, die das leistet, ist das LSB-Verfahren (Least Significant Bit): Eine Datei wird Bit für Bit in die einzelnen Pixel eingerechnet, und zwar jeweils an der ganz rechts stehenden Stelle der Binärzahlen. Dieses "Least Significant Bit' hat den geringsten Einfluß auf die Größe der Binärzahl.
Beispiel: Die Binärdarstellung der Dezimalzahl 64 lautet
01000000 = 2^6 = 64
Verändert man das rechts stehende Bit (eben das LSB), so erhält man:
01000001=2^6+2^0=65
Der Wert der resultierenden Dezimalzahl ändert sich also lediglich um den Betrag 1. Beim ganz links stehenden Bit, dem MSB (Most Significant Bit), führt die Operation dagegen zu
11000000 = 2^7 + 2^6 = 192
Das Ergebnis weicht erheblich von der ursprünglichen Zahl ab.
Da ähnliche Farben in der Farbpalette nah beieinander liegende Zahlenwerte haben, ändert sich beim LSBVerfahren die Farbinformation nur unwesentlich. Ein Praxisbeispiel:
Der Buchstabe A, in Binärdarstellung 10000011, läßt sich in 8 Pixeln verbergen. Wenn die jeweils letzten 8 Bit der zugehörigen Binärzahlen die nachstehenden Werte haben, dann ändert sich die Bitfolge beim Überschreiben mit dem Buchstaben A wie folgt:
Pixel 1: 00100111 - 00100111
Pixel 2: 11101001 - 11110100
Pixel 3: 11001000 - 11001000
Pixel 4: 00100111 - 00100110
Pixel 5: 11001000 - 11001000
Pixel 6: 11101001 - 11110100
Pixel 7: 11001000 - 11001001
Pixel 8: 00100111 - 00100111
Nur die vier unterstrichenen Bits sind verändert. Die Farbverschiebung ist minimal und fürs Auge nicht feststellbar, wenn die Farbpalette groß ist.
Freeware-Programm für die Verschlüsselung von BMP-Dateien:
SteganoG1.2 (Windows)
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