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¿Qué es la esteganografía?

El término esteganografía, proveniene del griego “steganos” (oculto) y “graphos” (escritura) y se traduce literalmente como “escritura oculta”. Esta disciplina se refiere al arte y ciencia de esconder un mensaje o información dentro de otra información, de tal manera que no sea perceptible.

A diferencia de la criptografía, donde se codifica un mensaje para que no pueda ser leído sin la clave adecuada, la esteganografía busca esconder el mensaje en sí, de modo que no se pueda saber de su existencia.

Un ejemplo clásico de esteganografía es escribir con tinta invisible en una carta. Mientras que un observador casual solo vería el mensaje visible escrito con tinta normal, una persona que supiera del mensaje oculto podría revelarlo, por ejemplo, calentando el papel.

En el ámbito digital, la esteganografía a menudo implica incrustar información dentro de archivos multimedia, como imágenes, audios o videos. Por ejemplo, se podría esconder un mensaje de texto dentro de una imagen alterando, ligeramente los valores de los píxeles de la imagen, de manera que no sea perceptible a simple vista. Solo alguien que sepa que hay un mensaje oculto y cómo extraerlo podría acceder a él.

Es importante notar que, mientras la criptografía se centra en proteger la integridad y confidencialidad de un mensaje, la esteganografía se enfoca en mantener en secreto la existencia del mensaje. En algunas ocasiones, ambas técnicas se pueden combinar para proporcionar una capa adicional de seguridad.

¿Qué es el estegoanálisis?

El estegoanálisis es el proceso de detectar y, posiblemente, extraer información oculta mediante técnicas de esteganografía en un medio. Mientras que la esteganografía se centra en ocultar la existencia de un mensaje dentro de otro medio (como una imagen, audio o video), el estegoanálisis busca identificar y extraerá esos mensajes ocultos.

En otras palabras, si la esteganografía es el arte de esconder, el estegoanálisis es el arte de descubrir lo escondido. Los expertos en estegoanálisis utilizan diversas técnicas y herramientas para detectar anomalías o patrones inusuales en un archivo que puedan indicar la presencia de un mensaje esteganográfico.

La razón principal para llevar a cabo estegoanálisis suele ser la seguridad. Por ejemplo, alguien podría estar transmitiendo información confidencial o maliciosa de manera encubierta utilizando técnicas de esteganografía. Aquí, surge también la importancia del estegoanálisis en la lucha contra el “stegomalware”, que es un malware oculto dentro de archivos aparentemente benignos usando técnicas esteganográficas. A través del estegoanálisis, es posible detectar y contrarrestar tales amenazas, evitando así posibles compromisos de sistemas o filtraciones de datos.

En resumen, el estegoanálisis es esencialmente la contramedida a la esteganografía, permitiendo la detección y potencial extracción de datos ocultos en medios que, a simple vista, parecerían normales o no alterados.

¿Qué es el LSB? / ¿Qué es la esteganografía LSB?

LSB se refiere a “Least Significant Bit”, que en español se traduce como “Bit Menos Significativo”. Es el bit de menor peso en una representación binaria de un número. En términos simples, en un byte (que consta de 8 bits), el LSB es el bit más a la derecha.

La técnica LSB es ampliamente utilizada en esteganografía, especialmente en la esteganografía de imágenes. Consiste en modificar el bit menos significativo de los píxeles de una imagen para insertar un mensaje secreto. Dado que el LSB tiene un impacto mínimo en el valor numérico total de cada píxel, los cambios realizados en la imagen suelen ser imperceptibles al ojo humano, lo que la convierte en una técnica efectiva para ocultar información.

Por ejemplo, considera el siguiente byte que representa un valor de un píxel en una imagen en escala de grises: 10010101. Si quisieras esconder el bit “0” usando la técnica LSB, el byte quedaría igual, ya que el LSB ya es “1”. Pero si quisieras esconder el bit “1”, se podría cambiar el LSB de “1” a “0”, resultando en 10010100. Aunque ha habido un cambio, la diferencia en el valor del píxel es mínima y, por lo tanto, difícilmente perceptible en la imagen.

Existen dos formas comunes de modificar el LSB de un valor: el LSB replacement y el LSB matching.

¿Qué es el LSB replacement?

El LSB replacement (o “Reemplazo de Bit Menos Significativo”) es una técnica de esteganografía LSB que consiste en sustituir LSB por el bit del mensaje que se desea ocultar.

Es importante destacar que, aunque el LSB Replacement es una técnica efectiva y fácil de implementar, no es la más segura. Las herramientas modernas de estegoanálisis pueden detectar la presencia de esteganografía realizada con este método.

¿Qué es el LSB matching?

El LSB Matching es una técnica de esteganografía LSB otra técnica de esteganografía que, al igual que el LSB Replacement, se utiliza para ocultar información en los bits menos significativos de un archivo multimedia, como una imagen.

Sin embargo, hay una diferencia clave en la forma en que se introduce la información secreta. Mientras que el “LSB Replacement” simplemente reemplaza el LSB de un píxel con un bit del mensaje secreto, el “LSB Matching” adopta un enfoque un poco más sofisticado: si el bit del mensaje secreto coincide con el LSB del píxel, el píxel permanece sin cambios. Si no coinciden, el valor del píxel se ajusta aleatoriamente sumando o restando uno a su valor.

Este método tiene la ventaja de introducir cambios menos sistemáticos en la imagen, lo que puede hacer que la detección de la esteganografía sea un poco más difícil en comparación con el simple reemplazo de LSB. Al introducir cambios aleatorios, el “LSB Matching” puede reducir las anomalías estadísticas introducidas por “LSB replacement”, que pueden ser detectadas por herramientas de estegoanálisis.

¿Qué es la esteganografía F5?

La esteganografía F5 es una técnica de esteganografía diseñada para ocultar información en imágenes en formato JPEG. Esta técnica fue desarrollada por Andreas Westfeld en 2001.

En lugar de trabajar con píxeles directamente, la esteganografía F5 se centra en los coeficientes de la Transformada Discreta de Coseno (DCT) de una imagen JPEG, que representan la información de frecuencia de la imagen.

Para mejorar la eficiencia y reducir la cantidad de cambios requeridos en los coeficientes, F5 utiliza una técnica llamada “matrix encoding” o codificación matricial.

¿Qué es StegHide?

StegHide es una herramienta libre de esteganografía desarrollada por Stefan Hetzl en 2003. Su principal objetivo es ocultar información, como mensajes de texto o archivos, dentro de imágenes o archivos de audio sin causar una pérdida perceptible o alteraciones evidentes en el archivo portador. StegHide trabaja con imágenes en formato JPEG y archivos de audio.

StegHide usa la Teoría de Grafos para encontrar pares de valores que se pueden intercambiar, incrustando un mensaje, pero manteniendo la estadística global del archivo. Esto le permite eludir algunos ataques de estegoanálisis.

¿En qué medios se puede usar esteganografía?

La esteganografía puede aplicarse en una variedad de medios o soportes digitales. A continuación, se presentan algunos de los medios más comunes en los que se puede utilizar la esteganografía:

  • Imágenes: Uno de los medios más populares para la esteganografía. Las técnicas pueden variar desde simples métodos basados en el reemplazo del bit menos significativo (LSB) hasta métodos más complejos que involucran transformaciones de dominio de frecuencia, como la Transformada Discreta de Coseno (DCT) en imágenes JPEG.

  • Audio: La información secreta puede ocultarse en archivos de audio en formas que son inaudibles para el oído humano. Esto puede hacerse, por ejemplo, modificando el LSB de las muestras de audio.

  • Video: Dado que un archivo de video es esencialmente una serie de imágenes, las técnicas de esteganografía de imágenes pueden aplicarse a cada frame. Además, se pueden usar técnicas específicas para video, como modificar los datos de movimiento entre frames.

  • Texto: Aunque es menos común debido a la menor cantidad de datos redundantes en el texto en comparación con otros medios, es posible ocultar información en textos mediante el uso de espacios adicionales, tabulaciones o cambios en la secuencia de caracteres. También es posible sustiruir palabras o grupos de palabras por sinónimos, de manera que codifiquen un mensaje diferente.

  • Protocolos de red: La esteganografía puede usarse para ocultar información en paquetes de datos transmitidos por redes, manipulando ciertos campos o introduciendo deliberadamente anomalías que contienen datos ocultos, así como alterando los tiempos de transmisión.

  • Archivos de sistema: Algunos sistemas de archivos tienen áreas que no se utilizan comúnmente (como bloques de slack o metadatos) donde se puede ocultar información.

  • Documentos digitales: En formatos como PDF o Word, es posible ocultar información en metadatos, espacios en blanco, o mediante el uso de colores de texto casi invisibles.

¿Qué son los ataques estructurales?

Aunque la esteganografía intenta ocultar información de manera imperceptible, el proceso de incrustación de datos puede introducir cambios en las características estructurales del objeto portador. Estos cambios, aunque pueden ser invisibles o inaudibles para el observador humano, pueden ser detectados mediante análisis estadístico.

Cuando se usan técnicas de LSB replacement, aparecen anomalías estadísticas importantes, debido a que la sustitución del LSB hace que la cantidad total de valores (por ejemplo, píxeles) pares aumente y que la cantidad total de valores impares disminuya.

Estas anomalías son aprovechadas por una toda una familia de ataques conocidodos como “ataques estructurales”, entre los que destacan el ataque SPA, el ataque RS o el ataque WS.