GIF स्टेग्नोग्राफ़ी

परिचय

नमस्ते।
बहुत समय पहले नहीं, जब मैं विश्वविद्यालय में पढ़ रहा था, तब अनुशासन में "सूचना सुरक्षा के लिए सॉफ्टवेयर के तरीके" का शोध चल रहा था। असाइनमेंट पर, GIF फ़ाइलों में संदेश एम्बेड करने वाला प्रोग्राम बनाना आवश्यक था। मैंने इसे जावा में करने का फैसला किया।

इस लेख में मैं कुछ सैद्धांतिक बिंदुओं का वर्णन करूंगा, साथ ही साथ यह छोटा कार्यक्रम कैसे बनाया जाएगा।

सैद्धांतिक भाग

GIF प्रारूप

GIF (Eng। ग्राफिक्स इंटरचेंज फॉर्मेट - छवियों के आदान-प्रदान के लिए एक प्रारूप) - ग्राफिक चित्रों को संग्रहीत करने के लिए एक प्रारूप जो 256 रंगों तक के प्रारूप में गुणवत्ता के नुकसान के बिना संपीड़ित डेटा संग्रहीत कर सकता है। इस प्रारूप को 1987 में (GIF87a) कम्पुवर्स द्वारा नेटवर्क पर रेखापुंज छवियों को प्रसारित करने के लिए विकसित किया गया था। 1989 में, प्रारूप को संशोधित किया गया (GIF89a), पारदर्शिता और एनीमेशन के लिए समर्थन जोड़ा गया।

जीआईएफ फाइलों में एक ब्लॉक संरचना होती है। इन ब्लॉकों में हमेशा एक निश्चित लंबाई होती है (या यह कुछ झंडे पर निर्भर करता है), इसलिए यह गलती करना लगभग असंभव है कि कौन सा ब्लॉक स्थित है। सबसे सरल गैर-एनिमेटेड GIF- छवि प्रारूप GIF89a की संरचना:



इस मामले में सभी संरचना ब्लॉकों में से, हम वैश्विक पैलेट ब्लॉक और पैलेट के लिए जिम्मेदार मापदंडों में दिलचस्पी लेंगे:

• CT - एक वैश्विक पैलेट की उपस्थिति। यदि यह ध्वज सेट है, तो तार्किक स्क्रीन के विवरणक के तुरंत बाद, वैश्विक पैलेट शुरू होना चाहिए।
• Size - पैलेट का आकार और चित्र में रंगों की संख्या। इस पैरामीटर के मान निम्न हैं:

आकार	रंगों की संख्या	पैलेट आकार, बाइट्स
7	256	768
6	128	384
5	64	192
4	32	96
3	16	48
2	8	24
1	4	12
0	2	6

एन्क्रिप्शन के तरीके

छवि फ़ाइलों में संदेशों को एन्क्रिप्ट करने के तरीकों का उपयोग किया जाएगा:

• एलएसबी विधि (कम से कम महत्वपूर्ण बिट, कम से कम महत्वपूर्ण बिट)
• पैलेट एडिशन विधि

एलएसबी विधि एक सामान्य स्टेग्नोग्राफ़ी विधि है। इसमें कंटेनर में अंतिम महत्वपूर्ण बिट्स (हमारे मामले में, वैश्विक पैलेट के बाइट्स) को बदलने के लिए संदेश के बिट्स के साथ छिपे हुए हैं।

कार्यक्रम इस विधि के हिस्से के रूप में वैश्विक पैलेट के बाइट्स में अंतिम दो बिट्स का उपयोग करेगा। इसका मतलब यह है कि एक 24-बिट छवि के लिए, जहां पैलेट का रंग लाल, नीले और हरे रंग के लिए तीन बाइट्स है, इसमें संदेश एम्बेडेड होने के बाद, प्रत्येक रंग घटक अधिकतम 3/255 ग्रेडेशन द्वारा बदल जाएगा। इस तरह का बदलाव, सबसे पहले, अदृश्य या मानव आंख के लिए नोटिस करना मुश्किल होगा, और दूसरी बात, यह कम-गुणवत्ता वाले सूचना आउटपुट डिवाइस पर अलग नहीं होगा।

जानकारी की मात्रा सीधे छवि पैलेट के आकार पर निर्भर करेगी। चूंकि पैलेट का अधिकतम आकार 256 रंग है, और यदि आप प्रत्येक रंग के घटक में संदेश के दो बिट लिखते हैं, तो संदेश की अधिकतम लंबाई (छवि में अधिकतम पैलेट के साथ) 192 बाइट्स है। छवि में संदेश को एम्बेड करने के बाद, फ़ाइल का आकार नहीं बदलता है।

एक पैलेट एक्सटेंशन विधि जो केवल GIF संरचना के लिए काम करती है। यह एक छोटे पैलेट के साथ छवियों में सबसे प्रभावी होगा। इसका सार यह है कि यह पैलेट के आकार को बढ़ाता है, जिससे रंगों के बाइट्स के स्थान पर आवश्यक बाइट्स रिकॉर्ड करने के लिए अतिरिक्त स्थान मिलता है। यदि हम मानते हैं कि पैलेट का न्यूनतम आकार 2 रंग (6 बाइट्स) है, तो एम्बेडेड संदेश का अधिकतम आकार 256 × 3–6 = 762 बाइट हो सकता है। नुकसान कम सुरक्षा है, आप किसी भी पाठ संपादक का उपयोग करके एम्बेडेड संदेश पढ़ सकते हैं यदि संदेश अतिरिक्त एन्क्रिप्शन के अधीन नहीं किया गया है।

व्यावहारिक हिस्सा

कार्यक्रम का डिजाइन

एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन एल्गोरिदम को लागू करने के लिए सभी आवश्यक उपकरण com.tsarik.steganography पैकेज में होंगे। इस पैकेज में encrypt और decrypt विधियों के साथ encrypt इंटरफ़ेस शामिल है, Binary क्लास जो बिट सरणियों के साथ काम करने की क्षमता प्रदान करता है, साथ ही साथ UnableToEncryptException और UnableToDecryptException अपवाद कक्षाएं जो UnableToDecryptException इंटरफ़ेस विधियों में एन्कोडिंग और डिकोडिंग त्रुटियों के मामले में क्रमशः उपयोग की जानी चाहिए।

मुख्य कार्यक्रम पैकेज com.tsarik.programs.gifed में स्थिर प्रोग्राम के साथ लॉन्च किया जाने वाला प्रोग्राम क्लास शामिल होगा जो आपको प्रोग्राम चलाने की अनुमति देता है; एक वर्ग जो प्रोग्राम मापदंडों को संग्रहीत करता है; और अन्य वर्गों के साथ पैकेज।

एल्गोरिदम का कार्यान्वयन स्वयं com.tsarik.programs.gifed.gif GIFEncryptorByLSBMethod और GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod com.tsarik.programs.gifed.gif प्रस्तुत किया जाएगा। ये दोनों कक्षाएं Encryptor इंटरफ़ेस को लागू करेंगी।

जीआईएफ प्रारूप की संरचना के आधार पर, आप छवि पैलेट में एक संदेश एम्बेड करने के लिए एक सामान्य एल्गोरिदम बना सकते हैं:



छवि में एक संदेश की उपस्थिति का निर्धारण करने के लिए, संदेश की शुरुआत में बिट्स के एक निश्चित अनुक्रम को जोड़ना आवश्यक है, जिसे डिकोडर पहले पढ़ता है और शुद्धता की जांच करता है। यदि यह मेल नहीं खाता है, तो यह माना जाता है कि छवि में कोई छिपा हुआ संदेश नहीं है। इसके बाद, आपको संदेश की लंबाई निर्दिष्ट करनी होगी। फिर संदेश का पाठ।

पूरे आवेदन का वर्ग आरेख:

कार्यक्रम कार्यान्वयन

पूरे कार्यक्रम के कार्यान्वयन को दो घटकों में विभाजित किया जा सकता है: GIFEncryptorByLSBMethod और GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod में एन्क्रिप्टर इंटरफेस के एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन विधियों का कार्यान्वयन, और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस का कार्यान्वयन।

GIFEncryptorByLSBMethod वर्ग पर विचार करें।



firstLSBit और secondLSBit में छवि के प्रत्येक बाइट की बिट संख्या होती है जिसमें संदेश दर्ज किया जाना चाहिए और कहाँ से। checkSequence फ़ील्ड बिट्स के चेक अनुक्रम को एम्बेडेड संदेश की पहचान सुनिश्चित करने के लिए रखती है। स्थिर विधि getEncryptingFileParameters निर्दिष्ट फ़ाइल के मापदंडों और संभावित संदेश की विशेषताओं को लौटाता है।

encrypt वर्ग के encrypt विधि की एल्गोरिथ्म:



और इसका कोड:

 @Override public void encrypt(File in, File out, String text) throws UnableToEncodeException, NullPointerException, IOException { if (in == null) { throw new NullPointerException("Input file is null"); } if (out == null) { throw new NullPointerException("Output file is null"); } if (text == null) { throw new NullPointerException("Text is null"); } // read bytes from input file byte[] bytes = new byte[(int)in.length()]; InputStream is = new FileInputStream(in); is.read(bytes); is.close(); // check format if (!(new String(bytes, 0, 6)).equals("GIF89a")) { throw new UnableToEncodeException("Input file has wrong GIF format"); } // read palette size property from first three bits in the 10-th byte from the file byte[] b10 = Binary.toBitArray(bytes[10]); byte bsize = Binary.toByte(new byte[] {b10[0], b10[1], b10[2]}); // calculate color count and possible message length int bOrigColorCount = (int)Math.pow(2, bsize+1); int possibleMessageLength = bOrigColorCount*3/4; int possibleTextLength = possibleMessageLength-2;// one byte for check and one byte for message length if (possibleTextLength < text.length()) { throw new UnableToEncodeException("Text is too big"); } int n = 13; // write check sequence for (int i = 0; i < checkSequence.length/2; i++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); ba[firstLSBit] = checkSequence[2*i]; ba[secondLSBit] = checkSequence[2*i+1]; bytes[n] = Binary.toByte(ba); n++; } // write text length byte[] cl = Binary.toBitArray((byte)text.length()); for (int i = 0; i < cl.length/2; i++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); ba[firstLSBit] = cl[2*i]; ba[secondLSBit] = cl[2*i+1]; bytes[n] = Binary.toByte(ba); n++; } // write message byte[] textBytes = text.getBytes(); for (int i = 0; i < textBytes.length; i++) { byte[] c = Binary.toBitArray(textBytes[i]); for (int ci = 0; ci < c.length/2; ci++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); ba[firstLSBit] = c[2*ci]; ba[secondLSBit] = c[2*ci+1]; bytes[n] = Binary.toByte(ba); n++; } } // write output file OutputStream os = new FileOutputStream(out); os.write(bytes); os.close(); } 

GIFEncryptorByLSBMethod वर्ग की decrypt विधि का एल्गोरिथ्म और स्रोत कोड:

 @Override public String decrypt(File in) throws UnableToDecodeException, NullPointerException, IOException { if (in == null) { throw new NullPointerException("Input file is null"); } // read bytes from input file byte[] bytes = new byte[(int)in.length()]; InputStream is = new FileInputStream(in); is.read(bytes); is.close(); // check format if (!(new String(bytes, 0, 6)).equals("GIF89a")) { throw new UnableToDecodeException("Input file has wrong GIF format"); } // read palette size property from first three bits in the 10-th byte from the file byte[] b10 = Binary.toBitArray(bytes[10]); byte bsize = Binary.toByte(new byte[] {b10[0], b10[1], b10[2]}); // calculate color count and possible message length int bOrigColorCount = (int)Math.pow(2, bsize+1); int possibleMessageLength = bOrigColorCount*3/4; int possibleTextLength = possibleMessageLength-2; // one byte for check and one byte for message length int n = 13; // read check sequence byte[] csBits = new byte[checkSequence.length]; for (int i = 0; i < 4; i++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); csBits[2*i] = ba[firstLSBit]; csBits[2*i+1] = ba[secondLSBit]; n++; } byte cs = Binary.toByte(csBits); if (cs != Binary.toByte(checkSequence)) { throw new UnableToDecodeException("There is no encrypted message in the image (Check sequence is incorrect)"); } // read text length byte[] cl = new byte[8]; for (int i = 0; i < 4; i++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); cl[2*i] = ba[firstLSBit]; cl[2*i+1] = ba[secondLSBit]; n++; } byte textLength = Binary.toByte(cl); if (textLength < 0) { throw new UnableToDecodeException("Decoded text length is less than 0"); } if (possibleTextLength < textLength) { throw new UnableToDecodeException("There is no messages (Decoded message length (" + textLength + ") is less than Possible message length (" + possibleTextLength + "))"); } // read text bits and make text bytes byte[] bt = new byte[textLength]; for (int i = 0; i < bt.length; i++) { byte[] bc = new byte[8]; for (int bci = 0; bci < bc.length/2; bci++) { byte[] ba = Binary.toBitArray(bytes[n]); bc[2*bci] = ba[firstLSBit]; bc[2*bci+1] = ba[secondLSBit]; n++; } bt[i] = Binary.toByte(bc); } return new String(bt); } 

GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod वर्ग का कार्यान्वयन समान होगा, केवल जानकारी सहेजने / पढ़ने का तरीका अलग है।

MainFrame वर्ग "आवरण" encryptImage(Encryptor encryptor) वर्णन करता है: encryptImage(Encryptor encryptor) और decryptImage(Encryptor encryptor) , जो Encryptor इंटरफ़ेस विधियों के परिणामों की प्रक्रिया करते हैं और उपयोगकर्ता के साथ बातचीत करते हैं, अर्थात, फ़ाइल चयन संवाद खोलें, त्रुटि संदेश दिखाएं, आदि। ; साथ ही अन्य तरीके: openImage() , जो उपयोगकर्ता को एक छवि, exit() का चयन करने की अनुमति देता है, जो अनुप्रयोग से बाहर निकलता है। इन विधियों को संबंधित मेनू आइटम के कार्यों से बुलाया जाता है। इस वर्ग में, सहायक विधियों को अतिरिक्त रूप से लागू किया जाता है: createComponents() - फ़ॉर्म घटक बनाना, loadImageFile(File f) - किसी फ़ाइल से एक विशेष घटक में एक छवि लोड करना। GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod वर्ग GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod कार्यान्वयन GIFEncryptorByPaletteExtensionMethod वर्ग के कार्यान्वयन के समान है, मुख्य अंतर यह है कि संदेश बाइट्स जिस तरह से लिखा जाता है और पैलेट से पढ़ा जाता है।

कार्यक्रम का काम

एलबीएस विधि

मान लीजिए कि ऐसी कोई छवि है:



इस छवि में, पैलेट में 256 रंग होते हैं (यह पेंट को कैसे संरक्षित करता है)। पहले चार रंग: सफेद, काला, लाल, हरा। शेष रंग काले हैं। वैश्विक पैलेट के बिट्स का क्रम निम्नानुसार होगा:

111111 11 111111 11 111111 11 000 000 00 00 000 000 000 00 001111 11 000 000 00 000 000 000 00 00 001111 11 000 000 00 ...



संदेश को एम्बेड करने के बाद, रेखांकित बिट्स को संदेश से बिट्स द्वारा बदल दिया जाएगा। परिणामी छवि लगभग मूल से अलग नहीं है।

मूल	एम्बेडेड संदेश के साथ छवि

पैलेट विस्तार विधि

उस छवि को खोलना जिसमें संदेश इस पद्धति का उपयोग करके रखा गया है, आप निम्न चित्र पा सकते हैं:



यह स्पष्ट है कि इस तरह की विधि पूर्ण-जासूसी गतिविधि के लिए काम नहीं करेगी, और अतिरिक्त संदेश एन्क्रिप्शन की आवश्यकता हो सकती है।

एनिमेटेड छवियों में एन्क्रिप्शन / डिक्रिप्शन नियमित स्थिर छवियों की तरह काम करता है, जबकि एनीमेशन टूटा नहीं है।

प्रयुक्त स्रोत:

• http://ru.wikipedia.org/wiki/Gif
• http://ru.wikipedia.org/wiki/
• http://home.onego.ru/~chiezo/gif.htm

डाउनलोड:

• कार्यक्रम
• स्रोत कोड