Esteganografía LSB en imágenes bitmap

Uno de los métodos más populares de Esteganografía consiste en modificar el valor del bit menos significativo de cada píxel, el LSB (Least Significant Bit). En este artículo vemos como hacerlo en imágenes de tipo bitmap, es decir, aquellas que estan estructuradas como matrices de números donde cada número representa un píxel (eso solo es cierto en imágenes en escala de grises. En imágenes en color existen varias representaciones como la RGB donde cada píxel está representado por tres valores, correspondientes a la cantidad de color rojo, la cantidad de color verde y la cantidad de color azul).

El motivo de usar el LSB es que su alteración no sueles ser perceptible visualmente (a menos que la imagen sea muy baja resolución)

Inserción secuencial:

El método más sencillo consiste en separar los bytes que forman el mensaje en bits individuales. A continuación se recorren los píxeles de la imagen modificando su LSB de manera que quede igual que el del mensaje. Supongamos que queremos esconder un mensaje que empieza por 'H'. El valor en binario de la letra 'H' es 1001000. Por lo tanto tendremos que insertar:

1 0 0 1 0 0 0

Imaginemos ahora que los primeros 8 píxeles de la imagen corresponden a los bytes:

100 101 101 102 102 101 103

El primer píxel, correspondiente al valor 100 se representa en binario como 1100100. Dado que tenemos que modificar su LSB y ponerlo a uno, como el primer bit del mensaje, tendremos 1100101, que corresponde al valor de píxel 101. La operación es muy sencilla, si tenemos un valor de píxel par y queremos insertar un cero, no modificaremos el valor del píxel, pero si queremos insertar un uno, le sumaremos uno. Si por el contrario tenemos un píxel impar y queremos insertar un uno, no modificaremos su valor, pero si queremos insertar un cero, le restaremos uno.

Así, el primer byte queda como 101, el segundo como 100, el tercero como 100, etc

101 100 100 103 102 100 102

Para leer el mensaje solo tendremos que extraer los LSB de todos los píxeles.

Inserción aleatoria:

Insertar el mensaje de forma secuencial no es una forma muy acertada de hacerlo. Esto permite al atacante extraer el mensaje, por lo que, si no está cifrado, solo tiene que verificar que es legible (en una imagen sin mensaje oculto no lo sería).

Por este motivo es más aconsejable usar un generador pseudoaleatorio PRNG basado en una clave o contraseña, que eliga aleatoriamente los píxels en los que incrustar datos. De esta manera no bastaría con una simple extracción de todos los LSB.

Reducción del bitrate:

Aún y la enorme dificultad de conseguir el mensaje que ha sido ocultado usando un PRNG (necessitaríamos adivinar la contraseña), el objetivo de la esteganografía es hacer el mensaje indetectable, no indescifrable (de eso se encarga la criptografía). Por ello tenemos que intentar que la distribución estadística de los píxeles de la imagen se vea alterada lo menos posible. Si usamos bitrate 1, es decir, si modificamos todos los píxeles de la imagen, la distribución estadística se verá tan alterada que sermoes detectados sin demasiada dificultad. Por ello es conveniente reducir en la medida de lo posible el bitrate de inserción.

Los ataques existentes en la actualidad a los sistemas LSB son tan sofisticados que detectan alteraciones por encima de bitrates de 0,03. Es decir, que si no queremos ser detectados, deberíamos modificar como mucho el 3% de la imagen y hacerlo de forma aleatoria.