4. Gizliyazı Yöntemleri ve Uygulamaları

Transkript

1 4. Gizliyazı Yöntemleri ve Uygulamaları

2 Sayısal Görüntülerde Gizliyazı Bir görüntü (resim, imge), f(x,y) şeklinde ifade edilebilecek olan 2 boyutlu bir fonksiyon olup, (x,y) koordinatına karşılık gelen değer gri seviye ya da ışık yoğunluğu (intensity) olarak adlandırılır. Burada ifade edilen x, y ve gri ton değerinin sonlu ve ayrık değerler olması durumunda ilgili görüntüye sayısal görüntü adı verilir. Sonlu sayıdan oluşan ayrık değerlerin her biri ilgili görüntünün bir elemanı olup piksel (picture element) olarak adlandırılır. Renkli görüntülerde ise Kırmızı (Red: R), Yeşil (Green: G) ve Mavi (Blue: B) olmak üzere 3 ayrı kanalın birleşimi ile renkler elde edilir ve her bir kanalın sayısal değeri 8 bit resimler için aralığında değişen bir değer alır (Şekil 1).

3 Her renk kanalı için toplam 256 (28) farklı ton elde edilebildiğinden renkli bir görüntü için = farklı renk tonu elde edilir. İşte bu noktada, piksel değerlerinde İGS nin fark edemeyeceği farklılıklar oluşturularak gömü verisinin piksel değerlerine gizlenmesi amaçlanır. Şekil 1. Renkli sayısal görüntülerin genel yapısı

4 Bit/Piksel Uzayı Temelli Yöntemler Piksel uzayında ortaya konulan gizliyazı yaklaşımlarının en başında En Küçük Değerlikli Bitler (LSB) yöntemi gelmektedir. Kimi kaynaklarda özellikle frekans uzayı temelli damgalama yöntemlerinin uygulanmasında da kullanıldığından damgalama ile ilgili takip eden bölümlerinde bu yönteme ilişkin uygulama örnekleri verilmektedir. Bu kapsamda piksel değerlerine veri gizlenmesini sağlayan R-Ağırlık Tabanlı Kodlama tekniği örneklendirilecektir

5 Bu yöntem renkli görüntülerde yer alan her bir piksele 1 karakter (8 bit) gizleyebilecek kapasiteye sahiptir ve bunun oldukça yüksek bir kapasite değeri olduğu söylenebilir. Öncelikle bir imgenin ilk pikselini örtü pikseli olarak ele aldığımızı ve ilgili pikselin sayısal değerlerinin RGB(180, 66, 132) olduğunu varsayalım. Bu değerler dikkate alındığında, renk kanallarının sırasıyla R=180, G=66, B=132 şeklinde olduğu söylenebilir. R-Ağırlık Tabanlı kodlama yönteminin renkli bir piksele bir karakter gizleyebildiği bilgisinden hareketle, ilgili piksele y harfinin gizleneceğini varsayalım. Bu harfin ASCII kod tablosundaki sayısal karşılığı 121 dir ve bu değer gizleme işlemlerinde temel referans olarak kullanılacaktır.

6 Tablo 1 de de görüldüğü üzere öncelikle R kanalının değeri ikili sistemde ifade edilir. G ve B kanallarına ait değerlerin ise birler hanesi sıfırlanır. Üçüncü aşamada, R kanalının en küçük değerlikli bitine gömü verisinin yüzler basamağındaki sayı (verilen örnek için 1) eklenir, G kanalının ikinci aşamada elde edilen değerine, gömü verisinin onlar hanesindeki sayının (verilen örnek için 2) 10 a tümleyeni eklenir. Benzer şekilde B kanalının değerine ise, gömü verisinin birler basamağındaki sayının (verilen örnek için 1) 10 a tümleyeni eklenir. Nihai aşamada ise yine Tablo 1 de ifade edilen 4. aşamada da görüldüğü üzere, örtülü verinin RGB değerleri (181, 68, 139) şeklinde elde edilmiş olur. Tablo 1. R-Ağırlık Tabanlı Kodlama tekniğinin gömü verisini gizleme aşamaları.

7 Nihai aşamada ilgili piksel ile gömü verisi olan y karakteri gizlendikten sonra elde edilen örtülü pikselin görünümü Şekil 2 de görülmektedir. Örtü pikselinin ve örtülü pikselin oldukça fazla büyütülerek gösterilmesi durumunda dahi fark sezilemezken, büyük bir resimde farklılıkları algılamak neredeyse imkansızdır. Şekil 2. Örtü pikseli (a) ve R-Ağırlık Tabanlı Kodlama tekniği ile içerisine y karakteri gizlenmiş versiyonuna (b) ait görünüm.

8 Gömü verisinin elde edilmesi sürecinde ise Tablo 2 de görülen aşamalar uygulanır. R değerinin son iki biti onluk tabana çevrilir, G ve B kanallarına ait değerlerin birler basamağının 10 a tümleyeni tespit edilir. Sırasıyla R, G ve B değerlerinden elde edilen gömü verisi değerleri birleştirilerek elde edilen sayının ASCII kod tablosundaki karşılığı gömü verisi olarak elde edilmiş olur. Tablo 2. Gömü verisinin örtülü pikselden çıkartılması aşamaları.

9 İlgili yöntem ile kodlanmış olan örnek bir imgenin ilk ve son görünümü Şekil 3 te görülmektedir. Özetlenen yöntemin uygulanması durumunda orijinal imgenin ortadan kaldırılması ilerleyen zamanlarda karşılaştırma yapılmasının önüne geçilmesi için önemli bir önlem olacaktır. Bununla birlikte steganaliz çalışmalarında sıradışı istatistiksel durumların ortaya çıkması ihtimali dikkate alınarak ve kapasite/bozulma ilişkisi gözetilerek veri gizlenmesi en doğru yaklaşım olacaktır.

10 (a) Şekil 3. Örtü imgesi (a) ve R-Ağırlık tabanlı kodlama yöntemi ile içerisine veri gizlenmiş versiyonuna (b) ait görünümler. (b) Piksel uzayında geliştirilmiş ve literatüre sunulmuş olan oldukça fazla sayıda yöntem mevcuttur. Yukarıdaki örnekte de verildiği üzere, mevzubahis yöntemler direk piksel değerlerini muhatap alarak, ilgili piksel değerlerini değiştirme ilkesi ile geliştirilirler.

11 Frekans Uzayı Temelli Yöntemler Çeşitli matematiksel yöntemler kullanılarak piksel değerlerinin frekans uzayında ifade edilmesi felsefesinden hareketle gerçekleştirilen dönüşümler (DCT, DFT, DWT, vb.) özellikle görüntülerin sıkıştırılması süreçlerinde kullanıldığından, ilgili süreçler esnasında gizliyazı yaklaşımlarının da uygulanabilmesi için yöntemler geliştirilmiş ve literatüre sunulmuştur. Frekans uzayı temelli gizliyazı yaklaşımlarının başında Ayrık Kosinüs Dönüşümünü (DCT) referans alan yöntemler gelmektedir. Bu dönüşüm karmaşık bir sinyalin anlamlı kosinüs sinyallerinin toplamı şekilde ifade edilmesini sağlayarak, müdahale edilecek bileşenlerin sinyalden ayrıştırılabilmesini sağlamaktadır. Günlük hayattan örnek verilecek olursa, 376 TL lik bir miktar para ayrıştırılacak olursa; şeklinde ifade edilebilir. Bu durumda 200 TL lik banknot için ilgili para sinyalinin alçak frekans bileşeni, 5 ve 1 TL için yüksek frekans bileşeni, diğerleri için de orta frekans bileşeni denilebilir.

12 Bu noktada gömü verisi bilgisinin alçak frekans bileşenine gizlenmesi durumunda oluşacak yeni değer, referans sinyalden çok fazla uzaklaşma (görüntünün çok bozulması) anlamına geleceğinden, orta ve yüksek frekans bileşenleri kullanılarak gizliyazı yöntemleri geliştirilir. Yüksek frekans bileşenleri görüntüde çoğu zaman gereksiz detayları ifade ettiğinden sıkıştırma ve atakların ilk muhatap olduğu değerler olacağından ve dayanıklılık şartını sağlamadığından, bu bileşenler damgalama uygulamalarında kullanılmamaktadır (Şekil 4). Ancak gizliyazı uygulamalarının temel motivasyonu ataklar olmayıp, üçüncü kişilerin istatistiksel olarak gömü verisi varlığını tespit edip/edemeyecekleri hususudur. Bu bilgilerden hareketle özellikle DCT katsayılarının LSB değerlerinin değiştirilmesi temelinde yöntemler geliştirilmiştir (Patel ve Dave, 2012; Kaur ve Kochhar, 2012).

13 (a) (b) Şekil 4. DCT bileşenleri (a) 8 8 bloğun DCT tablosu (b).

14 Literatürde DCT kullanılarak geliştirilen gizliyazı yöntemlerin en büyük avantajı, JPEG kuantalama tablosunun İGS ye uygun yapıda olması ve DCT nin yalnızca kosinüs terimlerini kullanmasından dolayı kompleks bileşenler içermemesidir. LSB yöntemi kullanarak DCT temelli gizliyazı yaklaşımlarına ek olarak, özellikle orta ve yüksek frekans bileşenlerine odaklanan farklı yöntemler literatürde rahatlıkla ulaşılabilen kaynaklar arasında yer almaktadır (Chang ve diğ. 2005; Danti ve Acharya, 2010; Kumar, 2010; Jokay ve Moravcik, 2010; Singh ve Siddiqui, 2012; Amin ve diğ., 2014). Aynı zamanda, DFT ve DWT temelli gizliyazı uygulamaları da bulunmaktadır; detaylı bilgi için ilgili referanslar; Ramkumar ve diğ., 1999; Song ve diğ., 2002; Huang ve Chang, 2011; Nag ve diğ., 2011; Soria ve diğ., 2012; Singh ve diğ., 2013; Agarwal ve diğ., 2013; Tivari ve diğ., 2014.

15 Piksel uzayı temelli yöntemler ile frekans uzayı temelli gizliyazı yöntemlerinin faklı özellikler açısından kıyaslanması Tablo 3 te verilmektedir. Mevcut durum analizinin ardından hangi temelde yöntem geliştirileceğine karar verilmesi noktasında, karar bilgi güvenliği ihtiyacı duyan kişinin kendisine bırakılmaktadır. Tablo 3. Piksel uzayı ve frekans uzayı temelli gizliyazı yöntemlerinin farklı özellikler açısından karşılaştırılması.

16 Geri Dönüştürülebilir Yöntemler Literatürde gerçekleştirilen gizliyazı yöntemlerinin ilgi çeken ve enteresan bulunan yapıdaki algoritmalarına örnek vermek gerekirse; geri dönüştürülebilir (reversible) yöntemlerin bu kategoride olduğu rahatlıkla söylenebilir. Bu tip yöntemlerde temel amaç, örtü dosyasına gömü verisi gizlendikten sonra oluşan örtülü veriden hem gömü verisini hem de örtü dosyasını ilk haline uygun olarak elde etmektir. Klasik yöntemlerde ise bu durumun tam tersine, sadece gömü verisinin elde edilmesi amaçlanmakta, taşıyıcıya ne olduğu önemsenmemektedir. Geri dönüştürülebilir yöntemlerin genel blok şeması.

17 Histogram, sayısal bir resim içerisinde her renk değerinden kaç adet olduğunu gösteren grafiktir. Bu grafiğe bakılarak resmin parlaklık durumu ya da tonları hakkında bilgi sahibi olunabilir. Resimler günün değişik zamanlarında çekildiğinde farklı gri parlaklık/kontrast değerlerine sahip olurlar. Kapalı havalarda veya ışığın kısıtlı olduğu ortamlarda çekilen resimler koyu gri tonlarda iken güneş ışığına maruz kalan resimler yüksek parlaklığa sahiptir. Özellikle geceleri güvenlik kameralarından alınan görüntülerde histogram eğrisi karanlık ortamların çokluğu nedeniyle düzgün olmayacaktır ve bu görüntüde yer alan ayrıntılar görünemeyecektir. Bunu engellemek için histogram üzerine uygulanabilecek iki temel işlem vardır. Bunlar histogram eşitleme ve histogram germedir. Histogram Eşitleme: Histogram eşitleme ile belirli bir ton etrafında toplanan histogram eğrisi (0-255) tonları arasına düzgün bir şekilde dağıtılır böylece resmin renk dağılımının homojen olarak yapılandırılması sağlanır. Histogram eşitleme işleminde, resmin kümülatif renk seviyeleri dağılımı üzerinde normal dağılım uygulanmaktır. Bu yeniden dağılım, renk seviyeleri dağılımında dengeleme sağlamaktadır. Histogram eşitleme için geliştirilen algoritma adımları aşağıdaki şekildedir. Histogramı çıkar Kümülatif histogramı hesapla ve normalize et Normalize kümülatif histogram eğrisini kullanarak pikselleri yeniden hesapla Yapılması gereken ilk işlem resmin histogramını çıkarmak. Histogram çıkarmak için yapmamız gereken işlem resmin her pikselini dolaşarak üzerinde olduğumuz pikselin değerini okuyup bu değerin sayısını tutan değişkeni bir artırmak. Her renk seviyesi için değişken tanımlamak yerine 256 uzunluklu bir matris oluşturarak matrisin indisinde renk seviyesini, içerisinde de kaç adet olduğunu saklayabiliriz. Bir resim içerisinde her piksel 3 renkten oluştuğundan bu adım her renk için ayrı ayrı yapılmalıdır.

18 Geri dönüştürülebilir yöntemlere örnek olarak; ilgili sayısal görüntünün histogramı referans alınarak gizliyazı işlemi gerçekleştirilir. Histogram, ilgili sayısal görüntüde bulunan ışıklılık değerlerinin frekanslarını ifade eden grafik olarak adlandırılabilir. Örnek bir sayısal görüntü ve histogramı Şekil 6 da verilmektedir. İlgili yöntemde öncelikle varlık frekansı en yüksek olan piksel değeri, yani görüntü içerisinde en fazla tekrar eden piksellerin değeri tespit edilir. Şekil 6-b de görüldüğü üzere örnek görüntü için bu değer varlık frekansı 5436 olan 114 tür. (a) (b) Şekil 6. Gri tonlu bir sayısal görüntü (a) ve histogramı (b).

19 İkinci aşamada, görüntü içerisindeki tüm pikseller taranarak bu değerden büyük piksel değerine sahip piksellerin değerleri 1 arttırılır. Yani 115 olan piksellerin tamamı 116, 116 olanların tamamı 117, vb. şekilde işlem diğer piksel değerleri içinde sıralı olarak gerçekleştirilir. Bu işlem sonucunda elde edilen görüntü ve histogramı Şekil 7 de görülmektedir. Şekil 7. Histogramı ötelenmiş olan görüntü (a) ve histogramı (b).

20 Üçüncü aşamada ise, ilk gömü verisi bitinden başlayarak veri gizleme işlemine başlanır. Örneğin ilk gömü bitinin (1) 2 ikinci gömü bitinin ise (0) 2 olduğunu varsayalım. Yöntem öncelikle görüntü içerisinde yer alan ve 114 değerine sahip ilk piksel değerini tespit eder ve ilgili pikselin parlaklık değerini 115 olarak değiştirir. Ardından sonraki gömü bitine geçilir ve pikseller taranmaya devam edilir. 114 değerine sahip olan bir diğer piksel tespit edildiğinde ikinci gömü biti (0) 2 olduğundan pikselin değerine dokunulmaz. Sonraki veri gizleme süreçleri de aynı şekilde devam ettirilir. 114 değerine sahip olan piksel sayısı, görüntü içerisinde 5436 adet olduğundan, görüntüye 5436 bit gizlendikten sonra oluşan görünüm ve histogram Şekil 8 de verilmiştir. Şekil bit gizlendikten sonra oluşan görüntü (a) ve histogramı (b).

21 Yöntemin geri dönüştürülebilir olması işlemi ise şu şekilde gerçekleşir. Öncelikle Şekil 8-a da görülmekte olan örtülü veride yer alan pikseller içerisinde değeri 115 olan tüm piksellerin değeri 114 olarak düzeltilir. Sonrasında ise değeri 116 ve üzerinde olan tüm piksel değerleri ilk değerleri olan bir önceki değere dönüştürülür (örneğin 116 olanlar 115 olarak, 117 olanlar ise 116 olarak değiştirilir). Bu sayede görüntü ilk haline geri getirilmiş ve kayba uğramaksızın elde edilmiş olur. Sunulan geri dönüştürülebilir yöntemde önemli olan nokta örtülü verinin incelenmesi esnasında, örtü verisi olarak kullanılan görüntüdeki varlık frekansı en yüksek olan piksel değerinin bilinmesidir. Literatürde geri dönüştürülebilir yöntemler bulunmakta olup ilgili çalışmalara rahatlıkla ulaşılabilir (Lee ve Huang, 2013; Qin ve diğ., 2013; Wang ve diğ., 2013; Xu ve diğ., 2014; Zhang ve diğ., 2014; Peng ve diğ., 2014; Wang ve diğ., 2014).

22 Sayısal Videolarda Gizliyazı Sayısal görüntülerin (resimlerin) ardı sıra saniyede 25 kez veya üzerinde oynatılması ile elde edilen dosyalara sayısal video denir. Video dosyası içerisinde yer alan her bir sayısal görüntüye çerçeve (frame) adı verilir ve saniyedeki çerçeve sayısına fps (frame per second saniyedeki çerçeve sayısı) denir. Hareketsiz görüntülerin saniyede 25 kez veya daha fazla oynatılmasının nedeni, insan gözünün 25 Hz üzerindeki frekanslara hassasiyet gösterememesidir. Bu işlemin sonucunda insan gözü resimleri hareketli bir görüntü olarak algılamaktadır. Sayısal videolar sıkıştırılmış video ve sıkıştırılmamış video olarak iki farklı şekilde depolanır veya iletilirler. Ham/Sıkıştırılmamış video formatı ilk kullanılan video türüdür. Fakat sıkıştırılmamış video dosyaları depolama alanlarında çok büyük yer kapladığından ve paylaşımının zorluklarından dolayı sıkıştırma tekniklerine ihtiyaç duyulmuş ve buna bağlı olarak da sıkıştırılmış video türleri geliştirilmiştir.

23 Ham Videolarda Gizliyazı Sıkıştırılmamış dosya türlerinde en çok bilinen ve kullanılan dosya türünün AVI (Audio Video Interleave) olduğu söylenebilir. AVI formatındaki dosyalar; ses ve görüntünün birleştirilmesi ile oluşturulmuş videolardır. Bu formattaki videolar BMP formatındaki sıkıştırılmamış resim dosyalarının ardı sıra eklenmesi ile oluşturulur. Bu sebeple resim dosyaları üzerindeki kapasite hesabı, çözünürlük hesabı gibi işlemler AVI formatındaki videolar için de geçerlidir. Örnek bir video ve 4 adet çerçevenin görünümü Şekil 9 da verilmiştir. Şekil 9. Football.avi dosyasına ait 4 adet sıralı çerçevenin görünümü.

24 4 adet video çerçevesinin her biri başlı başına ham görüntüden oluşmakta olup, bit uzayında veri gizleme işleminin yapıldığı tüm yöntemler aynen bu dosyalarda da uygulanabilmektedir. Temel fark, gömü verisi kapasitesinin video boyutu ile doğru orantılı olarak artmasıdır. Yukarıdaki video çerçevelerinin boyutu olup, her bir çerçevede yer alan sayısal değer dir. Örneğin LSB tekniği ile veri gizlendiği varsayılırsa, her bir değere 1 bit gizlenebileceğinden toplam bitlik bir gömü verisi kapasitesinden bahsediliyor demektir. Bu, çerçeve başına /8=38016 karakterlik bir metnin bir çerçeveye kolaylıkla yerleştirilebileceği anlamına gelir. Videoda bir saniye içerisinde 30 adet çerçevenin bulunduğu göz önünde bulundurulduğunda, devasa bir gömü verisi kapasitesi ortaya çıkacaktır.

25 Ham videolar üzerinde gizliyazı uygulaması yapılmasında dikkat edilmesi gereken önemli husus, herhangi bir sıkıştırma söz konusu olmadığından iletim ve band genişliği probleminin doğma ihtimalinin yüksek oluşudur. Ancak gömü verisinin ilgili videoya gizlenip depolanması söz konusu olduğunda, kapasite dikkate alındığında etkili bir yöntem olduğu rahatlıkla söylenebilir. Ek olarak, örtü verisinde oluşturulan bozulmanın gömü verisi kapasitesi ile doğru orantılı olarak artmasına paralel olarak, örtülü dosyadan şüphelenilmesi durumunda steganaliz yaklaşımları tarafından gömü verisi varlığının tespit edilme ihtimalinin de artacağı mutlaka dikkate alınması gereken bir husustur.

26 Sıkıştırılmış Videolarda Gizliyazı Sıkıştırılmış video dosyalarında dosya türleri, kullanılan sıkıştırma algoritmasına göre değişik isimler/standartlar ile adlandırılmaktadırlar. Bu standartlardan en çok bilineni MPEG dosya standardıdır. Bu formattaki videolar sıkıştırılmış imgelerin ard arda eklemesiyle oluşmaktadır. Gelişen teknolojiye paralel olarak MPEG2, MPEG4, H.264 (MPEG 4 AVC), WMV9 (VC 1), M JPEG (Motion JPEG), SM4 gibi birçok gelişmiş ve daha kaliteli görüntü sunabilen sıkıştırma yöntemlerine sahip video standartları da ortaya çıkmıştır. Geliştirilen standartların tümü, farklı sıkıştırma yöntemlerini kullanarak yüksek kaliteye sahip, hafızada daha az yer kaplayan sayısal videoların oluşturulmasını amaçlamaktadırlar. Örneğin MPEG sıkıştırılmış video standardı üç tip çerçeve (I, P ve B) kodlanmasını sağlar ve bu çerçevelerde sadece I-çerçeve (Intra-frame) adı verilen çerçeveler komple bir görüntüyü ifade eder (Şekil 10) ve video dosyasına kaydedilirler.

27 Şekil 10. Sıkıştırılmış bir videodaki I-çerçevelerinin yapısı

28 Sıkıştırılmış videolar ham videolar ile kıyaslandığında, gömü verisi kapasitesi açısından çok elverişli olduğu söylenemez. Zira, yeteri miktarda örselenerek kayba uğratılmış ya da bir başka ifade ile bozulmuş video çerçevelerine fazladan bozucu etki oluşturacak olan gömü verisinin gizlenmesi bu bozulmanın daha da artmasından başka bir anlam ifade etmemekle birlikte, ağ ortamında gömü verilerinin gönderilmesi açısından uygun bir yaklaşım olacağı da aşikardır. Literatürde sıkıştırılmış videoları merkeze alan yaklaşımlar genellikle veri gizleme üst başlığı ya da damgalama kavramları ile birlikte kullanılarak sunulmuşlardır.

29 Sayısal Seste Gizliyazı Analog işaretlerin belirlenmiş sayısal forma dönüştürülmesini sağlayan teknik Darbe Kod Modülasyonu (Pulse Code Modulation: PCM) olarak adlandırılır. Bu teknikte analog işaretten sayısal bilgiye ve sayısal bilgiden analog işarete dönüşüm sırasında oluşan örnekleme kayıpları oldukça küçüktür. Bu nedenle PCM günümüzde örnekleme kayıplarından oldukça etkilenen (konuşma gibi) işaretlerin sayısal formda iletilmesini sağlayan önemli bir tekniktir. Sayısal işaretlerin, gürültüden etkilenmemesi ve tüm devre teknolojisinin gelişmesi ile sayısal verinin işlenmesinin (iletilme, sıkıştırma) nispeten daha ucuz olması artık bilgi iletimi, saklanması ve işlenmesi sırasında sayısal formatın analog formata göre tercih edilmesini doğurmuştur. Ancak analog formdaki kaynak bilgisinin sayısal forma dönüştürülmesi sırasında meydana gelen örnekleme ve kodlama hatalarından dolayı alıcıda elde edilen bilgideki bozulma bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle kaynak verisinin konuşma işaretleri olması, alıcıdaki bozulmayı daha da belirgin hale getirmekte ve sayısal formun konuşma bilgisi için kullanılmasını engellemektedir. PCM yukarıda açıklanan probleme bir çözüm önerisi olarak 1970 li yıllarda ortaya çıkmış ve günümüzde bu amaç için en çok kullanılan sayısallaştırma tekniği olmuştur.

30 Nyquist teoremi dikkate alındığında, ses işareti bant genişliğinin iki katı frekansında örnekleme yapılmalıdır. Yani ses işareti 4 KHz kabul edildiğinde, örnekle-tut devreleri yardımı ile saniyede 8000 (2 4000=8000) örnek alınmalıdır. PCM de sesin örnekleme frekansı, ITU-T tarafından fn=8 KHz olarak belirlenmiştir. PCM kullanılan bir haberleşme sisteminde, örneklenen işaret 256 seviyeli olarak kuantalanmakta ve 8 bit ile temsil edilmektedir. Bundan dolayı PCM li sayısal veri transferi için = bps yani, 64 Kbps taşıma kapasitesine sahip bir veri iletim kanalına ihtiyaç vardır. Elde edilen bu işarete DS-0 (Digital Signal-0) denir.

31 Ham Ses Verilerinde Gizliyazı Belirtildiği üzere 1 saniyede alınan minimum örnek sayısının 8000 olduğu ve her bir örneğin 8 bit olduğu düşünüldüğünde, tıpkı sayısal görüntü uygulama örneklerinde olduğu gibi pratik olarak LSB tekniğinin gömü verisi kapasitesi mantığıyla bakıldığında, 1 saniyelik ses konuşmasına 8000/8=1000 karakterlik bir mesajın yazılabileceği aşikardır. CD kalitesi olarak adlandırılan örnekleme miktarının olduğu düşünüldüğünde gömü verisi kapasitesinin her saniye için yaklaşık 4,5 katına çıkarılabileceği rahatlıkla söylenebilir. Bilgisayar ortamında standart olarak alınan ses bilgileri.wav dosya tipindedir. Bu tip bir dosya yapısının ilkel versiyonu ise Microsoft un.riff (Resource Interface File Format) uzantılı dosya yapısıdır. Wave ses dosyasının yapısı Şekil 11 de

32 Şekil 11. Ham ses dosyası (Wave) yapısı.

33 Wave ses dosyası yapısına uygun olarak belirlenmiş olan örnek bir ses dosyası ise Şekil 12 de görülmektedir. Ses dosyalarına bit uzayında veri gizlenmesi aşamasında aşağıdaki şekilde görülmekte olan ve ses örneklerine (sample 1, sample 2, vb.) ait değerlerin sıralandığı kısımdan itibaren verilmekte olan ses değerlerine, örneğin en basit yaklaşım ile LSB tekniği uygulanarak gömü verisi gizlenebilir.

34 Şekil 12. Bir ses dosyasındaki sayısal bilgiler (Wave PCM soundfile format, 2014)

35 Sıkıştırılmış Ses Verilerinde Gizliyazı Sıkıştırılmış ses dosyası denildiğinde ilk olarak akla MP3 dosyaları gelmektedir. Bu dosya tipi ham ses verilerinin kayıplı şekilde sıkıştırılması sonucunda elde edilirler. Ve tıpkı sıkıştırılmış görüntülerde olduğu gibi, ham dosyalara oranla daha düşük kapasiteli gömü verisi taşıma yeteneğine sahiptirler. Temel olarak artıksal fazlalıkların elemine edilerek taşıyıcıda kayıp oluştururken, sesin kalitesinde de kayıp oluşturmamayı hedefleyen bu teknik için de oldukça yoğun veri gizleme çalışmaları yapılmıştır. Özellikle müzik sektöründe, kaset ve diskler yerini sayısal dünyada çevrimiçi şarkı dinlemeye bıraktığından sahiplik bilgisini ifade eden damgaların gizlenmesi yönündeki çalışmalar nispeten daha ön plana çıkmıştır. Temel olarak, Parite Kodlama (Parity Coding), Faz Kodlama (Phase Coding), Yayılı İzge (Spread Spectrum (SS)) ve Yankı Gizleme (Echo hiding) şeklinde ifade edilebilecek yöntemler mevcut olup, MP3 dosyalarının örtü verisi olarak kullanılmasını sağlayan araçlara internet ortamında rahatlıkla ulaşılabilmektedir.

36 Sayısal Metinlerde Gizliyazı Gömü verisi kapasitesi açısından oldukça verimli olan sayısal medya (ses, görüntü, video) dosyalarında gizliyazı uygulaması gerçekleştirilmesine ilişkin konseptler verilmiş olmasına rağmen; Aslında gizliyazının ilk örneklerinden birisinin metinler üzerinde uygulandığı dikkate alındığında sayısal metinler üzerinde de bu işlem elbette ki gerçekleştirilebilir.

37 Akrostiş Akrostiş veya bir başka ifade ile ilkleme, bir şiirde dizelerin ilk harflerinin yukarıdan aşağıya doğru sıralandığında anlamlı bir sözcük meydana getirmesi olarak tanımlanabilir. Divan edebiyatında akrostiş kelimesinin karşılığı muvaşşah ya da istihrac olarak ifade edilir. Eski Yunan ve Latin edebiyatında akrostiş üç dize anlamına gelir. Amerikalı yazar Edgar alan Poe tarafından ( ) An Acrostic başlığıyla yazılmış bir şiir örneği aşağıda verilmektedir. Elizabeth it is in vain you say Love not thou sayest it in so sweet a way: In vain those words from thee or L.E.L. Zantippe s talents had enforced so well: Ah! if that language from thy heart arise, Breath it less gently forth and veil thine eyes. Endymion, recollect, when Luna tried To cure his love was cured of all beside His follie pride and passion for he died.

38 Şiirde yer alan dizelerin ilk harfleri birleştirildiğinde ELIZABETH mesajının olduğu rahatlıkla görülebilir. Bu tip şiirler, aslında verilmek istenen mesajın gizlenmesinden çok, okuyan kişi tarafından fark edilmesi amacını gütmektedir. Ancak bu temelden hareketle metin içerisine daha komplike şekilde mesaj gizlendiğinde bu durum gizliyazı biliminin ilkelerine daha uygun hale gelebilecektir. Örneğin, bir paragraftaki her kelimenin ikinci harflerinin birleştirilmesi sonucu gömü verisinin elde edilmesi ya da şifrelenmiş bir metnin bir başka metne "akrostiş" uygulaması şeklinde yerleştirilmesi gibi.

39 Kelimelerarası Boşluklara Gizliyazı ASCII tablosu, bilgisayar ağ ve sistemlerinde bilginin gösterilmesi/temsil edilmesi amacıyla kullanılan bir kod standardıdır. 7 bit olarak arasında 128 değişik karakteri kapsamaktadır. Her bir karakter 7 bitlik bir kod ile ifade edilir. Örneğin a harfi; 7 bit ASCII kodunda ( ) 2 olarak ifade edilmektedir. Benzer şekilde 8 rakamı ( ) 2, + işareti ( ) 2 kod dizileri ile ifade edilmektedir. Standart sembollerin dışında bir takım sembol ve şekillerin de ilave edilmesi ile arasında genişletilmiş ASCII kodu oluşturulmuştur. 7 bit ASCII 128 farklı karakteri içerirken, genişletilmiş 8 bit ASCII, 256 farklı karakteri bünyesinde barındırmaktadır.

40 Sayısal ortamdaki metinlerin içerisine doğrudan veri gömülebileceği gibi (akrostiş uygulaması) kelimeler arasındaki boşluklar hatta satırlar arasındaki aralıklar da bu amaçla kullanılabilmektedir. Bunlardan birine örnek Tablo 4 te verilmektedir. Tabloda görülmekte olan metnin her bir kelimesinin arasında bulunan boşluklara ikili sayı sisteminde bir karşılık verilmektedir. İki kelime arasındaki boşluk karakteri sayısının 1 olma durumu sayısal olarak (1) 2 ile ifade edilmekte, 2 olma durumu ise (0) 2 ile ifade edilmektedir. Daha iyi görülmesi açısından tek boşluk ve iki boşluk sırasıyla _ ve şeklinde gösterilmektedir. Geliştirilecek olan bir yazılım ile, verilen paragraf ya da metne rahatlıkla istenen mesajın kelimeler arası boşluklara gizlenmesi mümkün olup, örtülü yazıdan da mesajın geri elde edilmesi de aynı şekilde rahatlıkla yapılabilir Tablo 4. Örtülü metin içerisinden gömü verisinin çıkartılması.

41 Diğer Örtü Verisi Türlerinde Gizliyazı Gizliyazı felsefesine hakim olan herhangi bir kimse, elinde bulunan sayısal bilginin karakteristiğini ve detaylarını yeterli derecede biliyorsa, gizliyazı tekniklerini kullanarak ya da yeni yöntem(ler) geliştirerek orijinal bir uygulamayı ortaya koyabilir. Buradaki temel felsefe örtü verisine gömü verisi gizlendikten sonra oluşan örtülü verinin üçüncü kişilerde şüphe uyandırmayacak yapıda olmasının sağlanmasıdır. Bu kapsamda literatürde alışılagelmişin dışında gizliyazı örneklerine rastlamak mümkündür. Bunlardan iki tanesi aşağıda özetlenmektedir.

42 TCP/IP Paketlerinde Gizliyazı TCP/IP, 1973 yılında ABD de ARPANet (Advanced Research Projects Agency Network) adı altında askeri bir proje olarak geliştirilmiştir. Bu proje başlangıçta askeri amaçlı düşünülse de, sonrasında üniversiteler tarafından da kullanılmaya başlanmıştır. Ardından ABD nin dört bir yanında birbirinden bağımsız geliştirilen ağlar, tek bir omurga altında NSFNet olarak adlandırılmış ve ulusal boyutu aşarak dünyaya yayılmıştır. İnternetin ve ağ sistemlerinin oluşup yaygınlaşması da bu döneme denk gelmektedir. Ağ işletim sistemlerine ek olarak ağı yönetmek, denetlemek, bağlantı uyumluluğu sağlamak açısından protokol olarak adlandırılan kurallar kümesi kullanılır. TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) tüm dünyada en yaygın olarak kullanılan protokol kümesidir. Eğer farklı ağ işletim sistemlerine veya protokolüne sahip LAN lar birbirine bağlamak istenirse, büyük olasılıkla TCP/IP kullanılır. Çünkü, hemen her işletim sistemi TCP/IP ye uyumlu yazılımlara sahiptir.

43 TCP başlıklarında yer alan bilgiler veya Şekil 13 te de görülen ve rezerve olarak tutulan kısımlara istenilen gömü verisinin yerleştirilmesi etkili bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır (Ahsan, 2002; Dhobale ve diğ., 2010). Şekil 13. TCP başlığı ve içerisinde yer alan bilgiler.

44 HTML Sayfalarında Gizliyazı Zengin/Hareketli Metin İşaret Dili (Hyper Text Markup Language) olarak ta adlandırılan html dosyaları, günümüzde hayatımızın vazgeçilmez parçası haline gelen internetin en temel unsurlarından birisidir. İnternet üzerinde veri paylaşımı için kullanılan en yaygın metin tabanlı dildir. HTML, bir programlama dili olarak tanımlanamaz. Zira, HTML kodlarıyla kendi başına çalışan bir program yazılması mümkün değildir. Ancak bu dili yorumlayabilen programlar aracılığıyla çalışabilen programlar yazılabilir. Temel işlevi yazı, görüntü, video gibi değişik verileri ve bunları içeren sayfaları birbirine bağlamak; söz konusu sayfaların web tarayıcısı yazılımları tarafından düzgün olarak görüntülenmesi için gerekli kuralları belirlemektir. Örnek bir html kodu Şekil 14 te görülmektedir. Şekil 14. Örnek html kodu

45 HTML kodları yazılırken, yapılan işlemlerin neyi ifade ettiğine ilişkin bir takım açıklama satırları yazılabilir. Bu açıklama metinleri web tarayıcılar tarafından dikkate alınmaz ve ekranda gösterilmezler. En basit açıdan düşünüldüğünde html sayfalarına açıklama satırı olarak gömü verisi gizlemek son derece kolay bir uygulama olacaktır. HTML dilinde yazılan kodlar içerisine açıklama satırı eklendiğinde, açıklama metninin başına <! ifadesi, sonuna ise > ifadesi konulur. Şekil 14 te yer alan örnek sayfaya bir mesajın yazıldığı versiyon Şekil 15 te görülmektedir. Şekil 15. HTML koduna açıklama satırı olarak istenilen bir mesajın yazılması

46 Bu bölümde klasik yaklaşımlardan farklı olarak, öncelikle bilgiyi gizlemek yerine bilginin varlığını gizlemeyi amaç edinen gizliyazı biliminin uygulama alanlarına değinilmiştir. Gizlenecek verinin/bilginin boyutuna bağlı olarak yazı, ses, resim ve video dosyaları gibi taşıyıcıların kullanıldığı veri gizleme uygulamalarının kişisel bilgi güvenliği açısından etkili sonuçlar vereceği değerlendirilmektedir. Teknolojinin baş döndürücü bir hızla geliştiği günümüzde bilgi ve iletişim güvenliğinin sağlanması vazgeçilmez bir önem kazanmıştır. Özellikle sayısal ortamlarda bireysel bilgi güvenliğinin sağlanmasının çok zor olduğu aşikârdır. Bu sebeple geçmişi çok öncelere dayanan bir bilim dalı olan gizliyazı biliminin, önümüzdeki yıllarda bilgisayar ağlarındaki ve sayısal ortamlardaki bilgi güvenliğini sağlamada çok önemli bir yer tutacağı öngörülmektedir.