Criptografía (LIX): Esteganografía LSB (I)

En este post comparto lo que voy aprendido sobre el que, por su sencillez, quizás sea el método esteganográfico más utilizado para ocultar información en imágenes, me refiero a la esteganografía utilizando el bit menos significativo (LSB por sus siglas en inglés: Least Significant Bit) y que consiste en alterar el bit menos significativo de una serie de Bytes de una imagen (el ubicado en la posición más a la derecha de cada Byte) para ocultar un mensaje. Las modificaciones así realizadas, que se corresponderán con el mensaje a ocultar, serán imperceptibles para el ojo humano con respecto a la imagen original.

Para ello utilizaré un archivo de imagen bmp con un retrato del escritor más universal de la literatura española, Miguel de Cervantes Saavedra, y que nos servirá como cubierta o portador, es decir como el objeto o información en el que se ocultará el mensaje que se pretende esconder.

Antes que nada conozcamos algo más sobre el tipo de archivos de imagen bmp.

Cada archivo de este tipo contiene una cabecera y los valores que corresponden a los colores de los pixels de la imagen, que pueden tener una longitud de 4, 8, 16, 24 o 32 bits dependiendo de la calidad del color y, por tanto, de la imagen.

La cabecera tiene una longitud de 54 Bytes. Veamos algunos de los campos de la cabecera del archivo que utilizaré como ejemplo (Cervantes.bmp). Para ello, abrimos este archivo con un editor hexadecimal:

Detrás de la cabecera se encuentran los Bytes que contienen los valores que corresponden a los colores de los pixels de la imagen.

Al igual que ocurre con la cabecera hay que tener en cuenta que los valores se disponen del Byte menos significativo al más significativo, es decir hay que leerlos de derecha a izquierda, y, además, que la imagen se encuentra invertida, es decir, el inicio de los valores en el archivo se corresponde con la línea inferior de la imagen y el final se corresponde con la línea superior. Los valores de cada línea se disponen de izquierda a derecha con una longitud de línea múltiplo de 4 Bytes, agregándose, en caso de ser necesario, los Bytes que se precise hasta completar la longitud múltiplo de 4.

¿Cómo se indican los valores que corresponden a los colores de los pixels?. En la cabecera del ejemplo hemos visto que se utilizan 24 bits (3 Bytes) por píxel y para explicar esto me tengo que referir al modelo de colores Rojo, Verde y Azul (RGB por sus siglas en inglés: Red, Green, Blue).

El primer Byte de cada píxel se corresponde con el color rojo, el segundo con el verde y el tercero con el azul. Cada uno de estos Bytes puede contener 256 posibles valores (desde 0 a 255 - en binario desde "00000000" a "11111111") y cuanto más alto sea el valor de uno de estos Bytes más intenso será el color al que éste corresponde en el píxel. El color de cada píxel se obtiene como combinación de los valores de sus tres Bytes y, por tanto, cada píxel puede contener el valor correspondiente a uno de los 16.777.216 posibles colores (256 x 256 x 256):

Dicho todo esto, ¿Cómo funcionaría el método LSB utilizando como cubierta o portador la imagen del  ejemplo?. Pues bien, supongamos que queremos ocultar el mensaje "A", lo que habría que hacer es almacenar cada uno de los bits que componen el mensaje a ocultar en los bits menos significativos de ciertos Bytes de los pixels de la imagen, ya que, como he dicho anteriormente, el color resultante de la modificación de estos bits de los pixels de la imagen no será apreciable por el ojo humano con respecto al color de los mismos pixels en la imagen original; de la siguiente manera:

Por tanto, necesitamos un Byte de un píxel de la imagen para almacenar cada bit del mensaje a ocultar (8 Bytes de la imagen por cada carácter del mensaje). La imagen del ejemplo tiene 1.443 pixels de ancho y 1.893 pixels de alto, y, por consiguiente, 1.443 x 1.893 x 3 Bytes/píxel = 8.194.797 Bytes en los que podríamos almacenar los bits del mensaje a ocultar, por lo que utilizando todos los bits menos significativos de todos los Bytes disponibles en nuestra imagen de ejemplo, podríamos almacenar un mensaje oculto de una longitud máxima de 1.024.349 Bytes o caracteres sin comprimir.

Para ver si he comprendido correctamente este método, en un próximo post me propongo poner un ejemplo completo utilizando una herramienta esteganográfica que lo implemente sobre este tipo de archivos (bmp) y un editor hexadecimal para analizar el resultado.