Historique - Dans l'antiquité - À l'époque contemporaine En informatique - Principes - Utilisation - Stéganalyse et stérilisation Un exemple détaillé en imagerie numérique

1. Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
LA STÉGANOGRAPHIE
ou l'art de la dissimulation
Richard TERRAT
Maître de conférences honoraire
Université de Montpellier

2. 12 juin 2018 Stéganographie 2/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Synopsis
Qu'es aquo ?
Historique
– Dans l'antiquité
– À l'époque contemporaine
En informatique
– Principes
– Utilisation
– Stéganalyse et stérilisation
Un exemple détaillé en imagerie numérique

3. 12 juin 2018 Stéganographie 3/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Qu'es aquo ?
Étymologie
– mot issu du grec ancien στεγανός / steganós (« étanche »)
et γραφή / graphế (« écriture »)
Définition
– Art de la dissimulation
– Différent de la cryptographie : art du secret
● La stéganographie consiste à enterrer son argent dans son jardin
● La cryptographie consiste à l'enfermer dans un coffre-fort
Objet
– Dissimuler l'existence d'un message
– Faire passer inaperçu un message dans un autre message

4. 12 juin 2018 Stéganographie 4/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Dans l'antiquité
En 484 avant J.C. Guerre médique (Perse vs. Grèce)
« Démarate, roi de Sparte prit une tablette double, en gratta la
cire, puis écrivit sur le bois ; ensuite il recouvrit de cire son
message » Hérodote
Histiée incite son gendre Aristagoras, gouverneur de Milet, à se
révolter contre son roi, Darius :
« Il fit raser la tête de son esclave le plus fidèle, lui tatoua son
message sur le crâne et attendit que les cheveux eussent
repoussé ; quand la chevelure fut redevenue normale, il fit partir
l'esclave pour Milet » Hérodote

5. 12 juin 2018 Stéganographie 5/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Dans l'antiquité
XIIeme siècle avant J.C.
– Le cheval de Troie
100 avant J.C.
– Pline l'ancien décrit l'encre sympathique
En Chine
– On écrivait le message sur de la soie, qui ensuite était placée
dans une petite boule recouverte de cire. Le messager avalait
ensuite cette boule.
● Cette technique a été utilisée pendant les guerres
napoléoniennes

6. 12 juin 2018 Stéganographie 6/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Un exemple célèbre
Lettre de George Sand à Alfred de Musset
Je suis très émue de vous dire que j'ai
bien compris, l'autre jour, que vous avez
toujours une envie folle de me faire
danser. Je garde un souvenir de votre
baiser et je voudrais que ce soit
là une preuve que je puisse être aimée
par vous. Je suis prête à vous montrer mon
Affection toute désintéressée et sans cal-
cul. Si vous voulez me voir ainsi
dévoiler, sans aucun artifice mon âme
toute nue, daignez donc me faire une visite
Et nous causerons en amis et en chemin.
Je vous prouverai que je suis la femme
sincère capable de vous offrir l'affection
la plus profonde et la plus étroite
Amitié, en un mot, la meilleure amie
que vous puissiez rêver. Puisque votre
âme est libre, alors que l'abandon où je
vis est bien long, bien dur et bien souvent
pénible, ami très cher, j'ai le coeur
gros, accourez vite et venez me le
fait oublier. À l'amour, je veux me sou-
mettre.
George Sand
(1804-1876)

7. 12 juin 2018 Stéganographie 7/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Un exemple célèbre
Lettre de George Sand à Alfred de Musset
Je suis très émue de vous dire que j'ai
bien compris, l'autre jour, que vous avez
toujours une envie folle de me faire
danser. Je garde un souvenir de votre
baiser et je voudrais que ce soit
là une preuve que je puisse être aimée
par vous. Je suis prête à vous montrer mon
Affection toute désintéressée et sans cal-
cul. Si vous voulez me voir ainsi
dévoiler, sans aucun artifice mon âme
toute nue, daignez donc me faire une visite
George Sand
(1804-1876)
Et nous causerons en amis et en chemin.
Je vous prouverai que je suis la femme
sincère capable de vous offrir l'affection
la plus profonde et la plus étroite
Amitié, en un mot, la meilleure amie
que vous puissiez rêver. Puisque votre
âme est libre, alors que l'abandon où je
vis est bien long, bien dur et bien souvent
pénible, ami très cher, j'ai le coeur
gros, accourez vite et venez me le
fait oublier. À l'amour, je veux me sou-
mettre.

8. 12 juin 2018 Stéganographie 8/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Un exemple célèbre
Et la réponse d'Alfred de Musset Alfred de Musset
(1810-1857)
Quand je vous jure, hélas, un éternel hommage
Voulez-vous qu'un instant je change de langage
Que ne puis-je, avec vous, goûter le vrai bonheur
Je vous aime, ô ma belle, et ma plume en délire
Couche sur le papier ce que je n'ose dire
Avec soin, de mes vers, lisez le premier mot
Vous saurez quel remède apporter à mes maux.

9. 12 juin 2018 Stéganographie 9/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Un exemple célèbre
Et la réponse d'Alfred de Musset Alfred de Musset
(1810-1857)
Quand je vous jure, hélas, un éternel hommage
Voulez-vous qu'un instant je change de langage
Que ne puis-je, avec vous, goûter le vrai bonheur
Je vous aime, ô ma belle, et ma plume en délire
Couche sur le papier ce que je n'ose dire
Avec soin, de mes vers, lisez le premier mot
Vous saurez quel remède apporter à mes maux.

10. 12 juin 2018 Stéganographie 10/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Réponses dissimulées
dans les questions
Un couple célèbre d'artistes de music-hall des années 1950, Myr et
Myroska, communiquait les yeux bandés, en apparence par «
transmission de pensée » et, en réalité, par un astucieux procédé
stéganographique à base de phrases codées (dont, en particulier, des
variantes de la phrase : « Myroska, êtes-vous avec moi ? »).
Ce spectacle fut parodié en 1957 par Pierre Dac et Francis Blanche
dans « Le Sâr Rabindranath Duval »
http://pierredac.free.fr/sketch01.htm

11. 12 juin 2018 Stéganographie 11/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Dissimulation du sens
Procédé entre stéganographie et cryptographie
– Interprétation des rêves (S. Freud, J. Lacan)
– Chansons enfantines dissimulant des paroles grivoises
● Au clair de la lune
● Il était une bergère
● Savez vous planter des choux ?
● La mère Michel
● Le furet (contrepèterie)
● À la claire fontaine
et … Les sucettes (S. Gainsbourg)

12. 12 juin 2018 Stéganographie 12/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Autres techniques
non exhaustives
Œuf dur (Giovanni Della Porta XVIème siècle)
– Ecriture sur la coquille et dépôt sur le blanc d'œuf
Le micropoint
– Image ou texte dissimulée dans le point d'un texte
(ponctuation, point sur un « i »)
● Utilisé pendant la première guère mondiale
Petites annonces
– Transmission de messages dissimulés
● voir l'article de Libération du 4 mars 2004

13. 12 juin 2018 Stéganographie 13/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
En informatique
Les techniques de stéganographie
– Modulation fine d'un texte écrit
● Décalages de lettres de quelques pixels
● Marquages de caractères (points sous les lettres)
● Utilisation de synonymes
– Modulation d'images, de sons et de vidéos
– Utilisation de méta données
– Utilisation de secteurs de disques inutilisés

14. 12 juin 2018 Stéganographie 14/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
En informatique
Les usages
– Tatouage : images, textes, musique
– Cheval de Troie (Trojan) : virus, logiciels espions
– Transmission de messages « interdits »

15. 12 juin 2018 Stéganographie 15/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
En informatique
Stéganalyse
– Plus subtile que la cryptanalyse
● on ne sait pas quoi ni où rechercher
– Recherche d'informations dissimulées : exemples
● Analyse statistique des bits de poids faibles d'une image
● Comparaison avec l'original
– Stérilisation : exemple
● Compression puis décompression d'une image

16. 12 juin 2018 Stéganographie 16/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Un exemple détaillé
en imagerie numérique
Définition d'une image
– Tableau de pixels (ex : 1960 x 1960)
Résolution d'une image
– Nombre de pixels par unité de longueur (ex : ppm)
Codage d'un pixel couleur
– RVB : colorimétrie additive (écrans)
– CMJN : colorimétrie soustractive (impression)
– TSL : Teinte Saturation Luminance
– YUV : Luminance Chrominances (TV)
– LUT : Look Up Table

17. 12 juin 2018 Stéganographie 17/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
RVB
Colorimétrie additive

18. 12 juin 2018 Stéganographie 18/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Codage RVB
Ce format peut être vu comme un tableau de 3 colonnes
(R, V, B) et d'autant de lignes que de pixels
Chaque élément de ce tableau définit l'intensité de
chacune des trois couleurs d'un pixel
Exemple : format PPM avec 3 octets par pixel
– 1 octet par couleur
– 256 niveaux d'intensité de chaque couleur (0 à 255)
– 2563
= plus de 16 millions de couleurs possibles par pixel

19. 12 juin 2018 Stéganographie 19/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Les formats
Forme de stockage des pixels et métadonnées
Formats « bruts »
– BMP Bit Map Picture Microsoft
– PICT Picture Apple
– PPM Portable Pix Map Public
Formats compressés sans perte
– GIF Graphical Interchange Format CompuServe → Public
– PNG Portable Network Graphics Public
Formats compressés avec perte
– JPEG Joint Photographic Expert Group Public
Formats mixtes
– TIFF Tagged Image File Format Adobe
– JPEG2000 Public

20. 12 juin 2018 Stéganographie 20/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Le format PPM
Le plus simple des formats bruts
Aucune métadonnée
Codage RVB sur 3 octets : 24 bits
224
≈ 16 millions de couleurs !
L'œil humain en perçoit moins de 300 000 soit
environ 218
Deux variantes
– PPM binaire
– PPM ASCII

21. 12 juin 2018 Stéganographie 21/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
PPM ASCII
Exemple
R V B
0 0 0
255 0 0
0 255 0
0 0 255
255 255 0
255 0 255
0 255 255
255 255 255

22. 12 juin 2018 Stéganographie 22/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Insertion d'un texte caché
Imaginons que l'on souhaite cacher dans cette image le
texte « SECRET »
– En prenant les 8 bits du code ASCII de chaque caractère on
obtient la suite de 48 bits :
S : 01 01 00 11 E : 01 00 01 01 C : 01 00 00 11
R : 01 01 00 10 E : 01 00 01 01 T : 01 01 01 00
– Qu'il suffit de poser délicatement deux par deux en séquence en
remplacement des deux derniers bits de chacun des 24 octets de
l'image

23. 12 juin 2018 Stéganographie 23/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Détail de la transformation
Le premier pixel est codé : 0 0 0
c'est-à-dire au moyen de 3 octets :
00000000 00000000 00000000
Les 6 premiers bits du texte à cacher sont : 01 01 00
on les substitue respectivement aux bits de poids faible des 3
octets, dans cet ordre :
00000000 00000000 00000000 → 00000001 00000001 00000000
c'est-à-dire :0 0 0 → 1 1 0
… et ainsi de suite pour tous les autres octets de l'image

24. 12 juin 2018 Stéganographie 24/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Résultat
R V B
1 1 0
255 1 0
1 253 1
0 0 255
253 253 0
254 1 252
1 253 253
253 253 252

25. 12 juin 2018 Stéganographie 25/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
AVANT APRÈS

26. 12 juin 2018 Stéganographie 26/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT
Pour aller plus loin ...
x et y sont des suites de n bits (n > 8) codant des
entiers non négatifs inférieurs à 256
z = (x >> 2 << 2) | (y >> 6)
0 0 0 0 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 0 y y y y y y y y
0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 y y
0 0 0 0 0 x x x x x x y y
0 0 0 0 0 x x x x x x 0 0
x y
z
☞ insertion de deux bits dans un octet

27. 12 juin 2018 Stéganographie 27/27
Pierre Rouge Sciences Richard TERRAT