1. GİRİŞ Bu çalışmada, steganograf sstemnn FPGA üzernde tasarımı ve gerçeklenmes sağlanmıştır. Esk Yunancada gzlenmş yazı anlamına gelen steganograf, blgnn görünürlüğünü gzleme blmne verlen smdr. Günümüzde karşılaşılan en büyük yanlış anlama steganografnn şfreleme le karıştırılmasıdır. Very gzleme sanatı olarak blnen bu blmn şfrelemeye göre en büyük üstünlüğü blgy gören br kmsenn gördüğü şeyn çnde öneml br blg olduğunu fark edemyor olmasıdır, böylece çnde br blg aramaz oysa br şfrel mesaj, çözmes zor olsa ble, gzem dolayısıyla lg çeker. Çünkü br blgnn gzlendğ belldr [3]. Günümüzde steganograf blm sayesnde ses, vdeo, resm dosyalarına, dsketlere ve haberleşme kanallarına stenlen ver gzleneblmektedr [1]. Çalışmada steganografnn resm alanındak uygulamaları donanımsal olarak gerçeklenmştr. Gerçekleme aşamasına geçmeden önce konu araştırması yapılmış, buna göre resmlern çeştl noktalarda, ışık yoğunlukları le temsl edlen sayı dzler olduğu öğrenlmştr. Bu sayı dzler esasında yalnızca 0 veya 1 lerden yan btlerden oluşan yapılar olduğundan ver gzlenrken bu durumdan yararlanılmıştır. Steganografde resmn çne ver gzlerken en çok kullanılan yöntem resm oluşturan pksellern en anlamsız btlern kullanıldığı uygulamalarıdır. Bunun neden en düşük anlamlı btte yapılan değşklkler nsan gözünün fark edememesdr. Yan en anlamsız btlere saklanan very çeren resmle, esas resm yan yana konulduğunda gözle görülür hçbr fark yoktur. Bu durumdan yola çıkılarak steganografde resmn çne ver gzlenrken çeştl yöntemler gelştrlmştr [1]. Bu çalışmada bu yöntemlerden üç tanes kullanılmıştır. Bunlardan brncsnde br resm oluşturan tüm pksellern son btler değştrlmş ve bu değşmn br fark yaratmadığı anlaşılmış, kncsnde lk pkselden başlanarak ver gzlenmş daha sonra da aynı şeklde çözümlenmes yapılmıştır. Son yöntemde se vernn hang pksellere gzleneceğn belrten br steganografk anahtar kullanılarak ver gzlenmş ve tekrar elde edlmştr. 1 2. STEGANOGRAFİ Steganograf very gzlemenn ve zararsız taşıyıcılarla very taşımanın sanatıdır. Kelme anlamı olarak kökler στεγαυος ve γραφειν ye at olmakta ve Yunan alfabesnden gelmekte olup kaplanmış yazı anlamına gelmektedr. Yunanca steganos sözcüğü gzl, saklı ve graf sözcüğü çzm ya da yazım demektr. Bu sanat var olan very gzlemede brçok gzl haberleşme teknğ kullanmaktadır. Steganograf esk br el sanatı olmasına rağmen günümüzde blgsayar teknolojsyle yen br çerk kazanmıştır. Blgsayar tabanlı steganograf teknkleryle very yen gzleme teknkler gelştrlmştr [1]. Blgler metn formunda, sayısal 1 ve 0 olarak ya da başka çeştlerde letme geçerken vernn kme at olduğunu belrten br çeşt parmak z bırakırlar. Steganograf br çeşt krptoloj gb düşünüleblr. Her ks de haberleşme sırasında kaydedlmş verye blg ekleyerek çalışırlar. Krptoloj teknkler blgy belrl algortmalara dayanarak şfreleyp güvenl br örtü yaratmayı amaçlar. Steganograf se krptolojden farklı olarak very örterek gzlemey sağlar. Krptolojde şfrel metn olarak adlandırdığımız örtülü yapı dkkat çekeblrken steganografde kendn gzledğnden dkkat çekmemey sağlar. Bu da vernn güvenl br şeklde taşınması açısından öneml ve yararlı br durum oluşturmaktadır [7]. 2.1 Steganograf Tarhçes Geçmşten bugüne kadar bu alanda very gzleme amacıyla brçok değşk teknk kullanılmış ve gelştrlmştr. Steganografnn geçmşte blnen lk örneğ olarak kabul edlen hkâye Heredotus a attr. Esk Yunanstan da Herodot 486-425 B.C. tarhler arasında Hstaeus adlı çok güvendğ br kölesnn kafasını kazıtmış ve dövme yaptırmıştır. Dövmede yer alan bu gzl blg kölenn saçları uzadığında gözükmemektedr. Böylece Persler fark etmeden blg letm sağlanmıştır. Esk çağlarda kullanılan br başka yöntem se 1. ve 2. Dünya Savaşı nda kullanılan mektup aracılığıyla görünmez mürekkeplerle satır aralarında very taşımaktır. Bu görünmez mürekkep çnde süt, meyve suyu gb bleşenler çermekte olduğundan 2
ver elne ulaşan kş bu mektubu ısıttığı zaman very okuyablecek hale gelmş olmaktadır. Daha sonra Almanlar 2. Dünya Savaşı nda brbrlerne yolladıkları sıradan br metnn çndek her sözcüğün yalnızca baştan knc harflerne very gzlemşler, bu knc harfler yan yana getrnce oluşan cümleyle letllern letmşlerdr. Aşağıda br Alman casusun 2.Dünya Savaşı nda gönderdğ br metn örneğ yer almaktadır: Apparently neutral s protest s throughly dscounted and gnored. Isman hard t Blockade ssue affects pretext for embargo on byproducts,ejectng suets and vegetable ols. Her kelmenn knc harflern aldığımızda oluşan mesaj şu şekldedr: Pershng sals from NY June 1. Bu gzl verler çözümleme yolları gelştkçe very saklama yolları da zamanla gelşt. Almanların gelştrdğ mcrodot teknğyle ver normal boyutta sözcükler çeren br metnn çne çok ufak yazılarak saklandı. 1999 yılında se New York tak Mount Sna School of Medcne very DNA çnde organk bazların yern değştrerek saklamayı başardı. Böylece br mlyon ver yalnızca br gram DNA çnde saklanablr oldu. Blgsayar teknolojs gelştkçe şletm sstemlernde ver gzlenmeye ve taşınmaya başlandı. Wndows 95 FAT 16 sstemnde 1 klobaytlık ver ble şlem görse 32 klobaytlık yer ayırdığını fark eden uzmanlar bu kullanılmayan alanla very gömmeye başladı. TCP/IP paketlernn kullanılmayan yerlerne de blg gzlendkten sonra steganograf günümüzde çok büyük br gelşme göstermştr. Blgsayar teknolojsyle ve nternetle yen br hayat bulan steganograf günümüzde yalnızca metn değl, ses ve vdeo dosyalarına sayısal formda 1 ve 0 olarak kodlanarak uygulama alanı bulmuştur [1]. 3. SAYISAL RESİMLER Resm, pksel adı verlen çeştl noktalarda, ışık yoğunlukları le temsl edlen sayı dzsdr. Genel olarak br resm 640 x 480 pkseldr. Böyle resmler 2 24 yan yaklaşık 300.000 pkselden oluşablrler. Pkseller genelde 24 bt ya da 8 bt şeklnde depolanırlar. 24 bt pksel yaklaşık olarak 16.777.216 tane olası renk kombnasyonu çerr ve sıkıştırılmamış resm dosyaları çok büyük olablrler. Bütün renk çeştler üç ana renkten türetlmştr. Bunlar kırmızı, yeşl ve mavdr. Genel olarak 24 bt resmlerde her ana renk br bayt yan 8 bt le temsl edlr. Her bayt, rengn yoğunluğunu temsl eder ve 0 le 255 arası değerler alır. En koyu yoğunluk değer 0 ken en açığı se 255 tr. Örneğn, renkler 6 basamaklı 16 lı sayılar le temsl edleblr. Burada her üçlü gurup sayı kırmızının, yeşln ve mavnn yoğunluğunu temsl etmektedr [1]. 8 bt resmler 256 renkl ya da syah-beyaz resmler olablr. 8 bt resmler 256 reng temsl eden br renk ndeks kullanırlar. GIF gb 8 btlk resmlerde her pksel br bayt le temsl edlr ve her pksel sadece renk paletnde tek br reng şaret etmektedr. Pksel değerler (0 le 255 arası br değer) renk paletnde rengn pozsyonuna karşılık gelr. Ne zaman 8 btlk br resm görüntülense, yazılım belrtlen reng ekranda, belrtlen pozsyonda boyar. Gerçek syah-beyaz resmlerde se, paletler bulunmaz ve 0 dan 255 e kadar olan değerler rengn ve ışığın yoğunluğunu temsl eder. Şekl 3.1 Gr Ölçek Palet [6] 3 4
Şekl 3.1 de syah-beyaz renklern değerlerndek kademel değşm gözükmektedr. Syah-beyaz renkl resmlerde renk tonu bayttan bayta kademel olarak değşr. Üstek 256 renk tonu barındırmaktadır. Bazı resmler se 4 bt tr ve bu resmlerde sadece 16 tane gr tonu bulunur. Bu tp resmler bu nedenle çok az renk çeşd sunar. Pksel göstermnn getrdğ özellklerden br tanes dosya büyüklüğünü arttırmasıdır. Örneğn, 1024 x 768 pkselden oluşan 24 bt lk br resmde 768.432 pksel bulunur ve bu yaklaşık olarak 2MB cvarında br dosya yaratır. Dosya sıkıştırması böyle br dosyanın taşınmasında faydalı olur [1]. yazılımlarında en y sonucu verse de, kurnaz renk çeştler de gayet etkl olablr. Resm çne blg gzleme yapılır ken, resmn yapısı le palet çok y düşünülmeldr. Her brnn blg şfrelemesn kolaylaştırdığı ve zorlaştırdığı karakterstkler vardır [1]. 3.1 Sayısal Resm Dosyalarının Sıkıştırılması Sayısal resm dosyalarını sıkıştırma le k çeşt yapı oluşur. Bu yapılar kayıpsız ve kayıplı resm yapılarıdır. Her k tür de depolamada farklı sonuçlar verr. Kayıpsız sıkıştırma tpk GIF ve 8 bt btmap dosyaları olarak kaydedlr. Dğer yandan kayıplı sıkıştırma dosyayı kaydederken, dosyanın özgünlüğünü koruyamamaktadır. Bu yöntemde resmler JPEG olarak kaydedlr. JPEG dosyası 24bt btmap dosyasının renklerne yaklaşırken, sıkıştırmadan dolayı bazı ver kayıplarına neden olur. GIF ve JPEG dosyaları nternette en yaygın kullanılan dosya formatlarıdır. Başka br yaygın olan dosya türü se btmap formatıdır. Sıkıştırılmamış btmap resmler 24 bttr [1]. 3.2 Sayısal Resmlerde Blg Saklama Şekl 3.2 Ver Gzlenmemş Yaban Tavşan Resm [4] Şekl 3.2 de belrl br algortmaya dayalı ver gzleme yöntem kullanılmadan önce yan resmn çne ver gzlenmemş halyle yaban tavşan resm yer almaktadır [5]. Ver, resmlerde brçok farklı yol le sağlanablr. Blg saklamak çn, bast blg eklenmes resmn her br btnn çne şfrelenerek sağlanablr ya da dkkat çekmeyecek yoğun alanları seçerek mesajı gömme şlem yapılır. Br ver resmn çnde gelşgüzel şeklde dağıtılablr ve ya resm çernde brçok defa tekrarlanablr [1]. En önemsz bt uygulamaları (maskeleme ve fltreleme) ve daha karmaşık resm şleme algortmaları ve dönüşümler kullanmak sayısal resmlerde blg saklamanın bazı yaygın uygulamalarıdır. Bu teknkler her türlü formattak dosyaya farklı başarı oranlarıyla uygulanablr [2]. Çoğu resm tabanlı steganograf yöntemler 256 gr renk tonu olan resmlerde en y şeklde uygulanır. Baytlar arasındak kademel yoğunluk değşm blg saklandıktan sonra çok az görsel bozukluk oluşturur. Syah-beyaz resmler bazı steganograf Şekl 3.3 İçne Ver Gzlenmş Resm [4] Şekl 3.3 te esas resmn çne br algortmaya bağlı kalınarak ver gzlenmştr. Buradan da görüldüğü gb resmlerde gözle görülür br fark yoktur [4]. 5 6
Resmlerde steganograf uygulamalarında verlern güvenl letm çn resm seçm de önemldr. Örneğn çnde brçok varlık olan resmler daha kalabalık olduğu çn blg saklama adına daha y br örtü oluşturmaktadır ve kalabalık alanları fazla olan resmler blg şfreleme adına akılcı seçeneklerdr; çünkü çersndek değşmler gömülü mesajı daha az görünür yapar. Bu tür resmlere gömülen verler kolayca bell olmamaktadır. Bu nedenle br resm daha yakın renkler ve daha az doku çeryorsa, kalabalık ve daha renkl br resm ver gzlemede terch sebeb olmalıdır [1]. 3.2.1 En Düşük Anlamlı Bte Blg Saklama Resm çersnde ver gzlerken en çok kullanılan yöntem resm oluşturan pksellern en düşük anlamlı btne very gömmektr. Bu yöntemn bu kadar terch edlmesnn sebeb en son btte yapılan değşklğn gözle görülür br fark yaratmamasındandır[3]. Altı çzlen btler 8 baytlık kullanımda değşen 3 bt göstermektedr [1]. 8 btlk resmlerde se sadece son bt değştrlerek bu yöntem uygulanır. Steganografy resm pksellernn düşük değerlerne uygulamak resmn kompozsyonuna bağlıdır. Yüksek sıklıkta alanlar çeren resmler üzernde daha fazla yönlendrme yapılablr. En düşük bte very gzleme yöntem blg saklamak çn hızlı ve bast br yoldur. Fakat resmn şlenmesnden ve kayıplı sıkıştırmadan kaynaklanan küçük değşklere karşı duyarlılığı da vardır. Bu nedenle steganografnn resm alanındak uygulamalarında kayıplı br format olan JPEG formatından daha çok kayıpsız br resm formatı olan btmap terch edlr [2]. Eğer ver gzlemek stedğmz resm 24 btlk se bu resmn her baytının en önemsz btne ver gzlemek çn, en fazla pksel basına 3 bt kullanılablr. 1024 x 768 lk br resm 2.259.296 btlk br gzle potansyel barındırmaktadır. Eğer ver gzlemeden önce sıkıştırılırsa, büyük mktarda ver gzleneblr. İnsan gözüyle bakıldığında orjnal resmdeknden olan farkı bell olmaz [1]. Örneğn, A harf 3 pksel çne saklanablr (sıkıştırma olmadan). 3 pkseln ver gzlenmemş haldek vers: 00100111 11101001 11001000 00100111 11001000 11101001 11001000 00100111 11101001 İklk tabanda A nın değer 10000011 dr. A nın k tabanındak değern 3 pksele grdğmzde sonuç: 00100111 11101001 11001000 00100110 11001000 11101000 11001000 00100111 11101001 7 8
4. STEGANOGRAFİ UYGULAMASI Oluşan 205 x 138 lk çnde sadece hex formatında pkseller çeren br yapı oluşmuştur. Şekl 4.2 de bu matrsn sadece lk 10 x 10 luk kısmı alınmıştır. Yapılan şlemlern anlatımına bu örnek parça üzernden gdeceğm. Günümüzde resm alanında yapılan steganograf uygulamalarında çeştl algortmalar ve yöntemler kullanılmaktadır. Bunlardan en yaygın olanı resm oluşturan pksellern en düşük anlamlı btnde yapılan değşklkler kapsar. Bu çalışmam kapsamında bu yöntemlerden üç tanes yer almaktadır. 4.1 Uygulamada Kullandığım Yöntemler Çalışmada resm oluşturulan pksellern son btnde yapılan değşklklerle üç yöntem gerçeklenmştr. Gerçeklenme aşamasından sonra elde edlen resmlerle esas resmlerle kıyaslandığında gerçekten gözle görülür br fark olmadığı ortaya çıkmıştır. Çalışma esnasında en yüksek verm alınablmes çn resmler çn kayıpsız br sıkıştırma algortması olan btmap formatı seçlmştr. 4.1.1 En Düşük Anlamlı Btlern Tümünün Değştrlmes Yöntem Bu yöntemle steganografnn kapsamında anlatılanları gerçekleyerek gerçekten kullanılan ve değşen resmler arasında fark olmadığını görülmes sağlanmıştır. Öncelkle resmler pksellerden oluştuğu ve matrs halnde bu pkseller dzldğ çn br metn dosyasına aktarım şlem yapılması gerekyordu. Bunun çn wnbrowse edtörü le şekl 4.1 dek resmn hex formatında görülmes sağlanmıştır. 42 4D 76 30 05 00 00 00 00 00 00 00 9A 01 00 00 14 01 00 00 00 00 00 00 00 00 C4 0E 00 00 00 00 00 00 00 00 C0 86 48 C4 86 49 C1 84 46 C2 85 49 C1 85 47 C1 86 4B C1 84 46 C4 84 46 C1 86 46 C3 86 45 C0 86 48 C2 89 44 C4 87 43 C3 86 45 C3 85 49 C4 87 45 C2 88 47 C5 8A 49 C2 86 4A C4 84 46 C2 87 47 C0 82 45 BF 81 46 BD 85 47 C2 87 Şekl 4.2 Esas Resmn İlk 10x10 lık kısmının Hex Formatında Görünümü Burada 8 btlk yapılardan yan baytlardan oluşmuş br matrs görmekteyz. Bu matrste her satır ve sütun 10 bayttan oluşmaktadır. Yan 00 le FF arasında değerler alan kl hex yapılarından her satır ve sütunda 10 ar tane vardır. Örneğn lk satırın lk elemanı 42 dr. Burada 4 dört btten, 2 dört btten oluşan 42 olarak yan yana geldklernde 8 bt yan br bayt eden yapı vardır. 8 btlk bu yapıya resmde pksel adı verlmektedr. Resmn boyutu değştkçe matrs boyutu da dolayısıyla resm oluşturan pksel sayısı da değşmektedr [2]. Şekl 4.1 F15 Uçak Resm[4] Steganografdek en yaygın yöntem olan en düşük anlamlı btn değştrlerek uygulanmasını burada matrste gerçeklenmes sağlanmıştır. Yöntemde belrtlen yapıya göre br resm oluşturan pksellern her brnn son btlern değştrlrse yan 0 se 1, 1 se 0 yapılırsa yen oluşan resmle esks kıyaslanırsa arada gözle görülür br fakın olmayacağıdır [7]. 9 10
Şekl 4.2 dek kaynak resmn lk 10 x 10 luk kısmının pksellerne bakacak olursak her pkseln son bt 1 se 0, 0 se 1 yapılarak yöntem gerçeklenmştr. Bunun çn her hex yapısı klk düzende düşünülmüştür. Örneğn lk baytı ele alalım. 42 klk düzende 0100 0010 dr. Yazılan algortmayla bu 8 btn sadece son bt lojk değl kapısına sokularak 0100 0011 yan 43 elde edlmştr. Bu şlemn resmdek her pksele uygulanması sağlanmıştır ve şekl 4.3 dek matrs elde edlmştr. 43 4C 77 31 04 01 01 01 01 01 01 01 9B 00 01 01 15 00 01 01 01 01 01 01 01 01 C5 0F 01 01 01 01 01 01 01 01 C1 87 49 C5 87 48 C0 85 47 C3 84 48 C0 84 46 C0 87 4A C0 85 47 C5 85 47 C0 87 47 C2 87 44 C1 87 49 C3 88 45 C5 86 42 C2 87 44 C2 84 48 C5 86 44 C3 89 46 C4 8B 48 C3 87 4B C5 85 47 C3 86 46 C1 83 44 BE 80 47 BC 84 46 C3 86 Şekl 4.3 Son Btler Değşmş Resmn İlk 10 x 10 luk Kısmının Görünümü Sadece son bt değştrlmes yazılan VHDL koduyla elde edlmş ve hedef adında br metn dosyasına yöntem dâhlnde yazdırılmıştır. Bundan sonra gereken şlem 205 x 138 formatındak pksellerden resm elde etmektr. Ancak bu şeklde btler değştrlmeden öncek resmle farkının olup olmadığı karşılaştırablmektedr [2]. Bu aşamada Matlab programından yararlanılmıştır. Her pkseln son btler değşmş halnde elmzde bulunan hedef dosyası Matlab programında yazılmış olan kod yapısıyla btmap formatında resme dönüştürülmüştür. Sonuçta tüm pksellern son btler değşmş halyle elde edlen resm şekl 4.4 dek gbdr. Şekl 4.4 F15 Uçak Resm Bu k resmde burada da görüldüğü gb gözle görülür hçbr fark yoktur. Bu yöntemle br resm oluşturan pksellern son btler lojk olarak değl kapısına grdğnde yen oluşan resmn esksnden farkının nsan gözünün fark edemeyecek kadar az olduğunu görmüş olduk. Bundan sonra gerçeklenen k yöntem bu durumun kullanılmasıyla elde edlen yöntemler olmuştur. 4.1.2 Br Very En Düşük Anlamlı Btlere Gömme ve Elde Etme Yöntem Br resm oluşturan tüm pksellern son btlernn değşm resmde fark edlr br ayrım yaratmadığından lerleyen steganografk çalışmalarda bu en düşük anlamlı btlerle ver gömmeye başlanmıştır. Bu konuda çeştl algortmalar gelştrlmştr [3]. Bu çalışmada resmn çne ver gzlenmş ve daha sonra bu resm letlmştr. Resm alan kullanıcı resmn çne gömüldüğü gb very çıkartmış ve böylece haberleşme sağlanmıştır. Bu yöntemde very gömme şlem 4.1 algortmasında belrtldğ gbdr. Bu algortma for = 1,..., l( c) do (4.1) s c s j c j m end for l( c ) = esas resm oluşturan baytların uzunluğu s = steganografk anahtarın btlernn gösterm c = esas resmn btlernn gösterm m = esas resme gzlenecek vernn btlernn gösterm j = esas resmn hang btlerne gömülüm yapılacağının gösterm 11 12
Bu yöntemde öncek yöntem gb resmn wnbrowse edtörü gb br araç le hex formatında gösterm sağlanır ve br metn dosyasına kaydedlr. Elde edlen bu esas resm cover olarak fade edlr. İklk düzende düşündüğümüzde her br bayt 8 btten oluştuğundan esas resmn btler c olarak fade edlmektedr. nds kaçıncı bt olduğunu temsl etmektedr. Steganografk tanım olarak steganografk anahtar fades s olarak belrtlmştr. Resmn çne gömülmek stenen vernn (message) btlern fade etmek çn m kullanılmıştır. Bu algortmaya göre ver gzlenrken resm oluşturan lk baytın son btnde değşklk yapılarak ver gömülmeye başlanır. Yan very gömme şlem lk baytın en düşük anlamlı btnden başlanarak sırayla hang baytın en düşük anlamlı btne kadar gdyorsa yapılır. Bu çalışmada, ver gzlenrken alfabedek harflern klk düzende karşılıkları şeklnde br dönüşüm kullanılması gerekmektedr. Bunu sağlamak çn asc karakter kodlamasından yararlanılmıştır [2]. Örneğn, A harfnn asc karakter kodlamasında karşılığı hex olarak 41 dr ve 8 bt olarak 0100 0001 olarak fade edlmektedr. O halde ver gzlenrken A harf yerne 0100 0001 şekl gzlenmeldr. Gzlemek stedğmz blgnn asc karakter kodlamasında karşılıklarını göreblmek adına şekl 4.5 tek asc karakter tablosundan yararlanablmektedr. Karşı taraf very elde ettğnde klk düzenn karşılığını alfabede bulunan 29 harfn karşılığı olarak elde etmes çnse Matlab programında yazılan kod parçası kullanılmıştır. Örnek br uygulama olarak olarak tu sözcüğünü gzlemeye çalıştığımızda lk olarak yapılan şlem tu kelmesnn asc karakter kodlamasında karşılığını bulmak olacaktır. Şekl 4.5 Asc Karakter Tablosu [6] Şekl 4.5 tek tablodan tu kelmesnn asc karakter kodlamasındak karşılığı bulunur. Buna göre = 69, t = 74, u = 75 şeklnde belrlenr. Burada 69,74 ve 75 şeklnde gördüğümüz sayılar hex formatında yapılardır. Yan 16 lık düzendedr. Very resmn son btlerne gzlemek çn klk düzendek fadesne htyacımız var. Bu nedenle tu sözcüğünün klk düzendek karşılıkları = 0110 1001, t = 0111 0100, u = 0111 0101 şeklnde belrlenr. Bundan sonrak şlem bu btler very gzleyeceğmz resme lk baytın son btlernden başlayarak sırayla gömmektr. Alfabede bulunan üç harf gzlemek çn her br harfn 8 btlk karşılığı olduğundan 24 bte htyaç vardır. Bu da resmmzn lk baytından başlanarak sırayla 24 baytın son btlerne very gzlemek anlamına gelmektedr. Kaynak resmmzn lk 10 x 10 luk pksel göstermn tekrar düşünerek durumu örnekleyerek açıklamasını yapacağım. F15 uçak resmnn lk 10 x 10 luk kısmındak lk bayt, 42 d. Yan 0100 0010 şeklnde klk düzende fades vardır. Gzlemek stedğmz tu sözcüğünün se lk karakter = 0110 1001 şeklnde fade edlmşt. Demek k lk baytın son btne yan 42 n son btne karakternn lk bt gömülmeldr. 42 = 0100 0010 olduğundan son bt 0 dır. = 0110 1001 olduğundan lk bt 0 dır. Demek k kaynak resmn lk baytında br değşklk olmayacaktır. Yne 0 olarak kalacaktır. Bu şeklde 13 14
bu durum sırayla devam edecektr. Daha sonrak aşama karakternn knc bt olan 1 ana resmn knc baytının son btne gömmek olacaktır. Gömmek stenlen 24 bt resmn lk baytından başlanarak 24 baytın en düşük anlamlı btlerne yerleştrlecektr. Burada algortmada da belrtldğ gb resmn btlern kontrol eden br yapı yoktur. Yan karakternn lk bt 0, aynı zamanda resmn lk baytının da son bt 0 dyen br kontrol mekanzmasına gerek yoktur. Saklamak stedğmz blg ne se onu oluşturan btler teker teker pksellern son btlerne yazdırmak yeterldr. [2] Very gömme şlem bttkten sonra tekrar Matlab programı kullanarak bu matrs btmap formatında resme dönüştürürüz. Yen oluşan resmle esks kıyaslandığında gözle görülür br fark olmamaktadır. harfler olarak elde etmeldr [2]. Bunun çn de Matlab programında her harfn asc karakter kodlamasını çeren br kod parçası kullanarak bunun elde edlmes sağlanır. Günümüzde steganografnn çok fazla gelşme mkânı bulmasıyla buna karşı gelştrlen atak türlernde de gelşme olmuştur. Bu nedenle böyle br ver örneğn nternet ortamında dolaşırken çok da fazla güvenl olmaz. Çünkü resmn çnde ver var mı dye bakan analz yapmak steyen kş lk baytın son btlernden başlayarak br çözümleme yapmaya çalışablr. Bu da vernn güvenlğn öneml ölçüde tehdt eden br yapı oluşturur. Bu nedenle steganografnn resm alanındak brçok çalışmasında bu yöntem kullanılsa da saldırı ve analz teknklernn de gelştrlmesyle very gömme - çıkarma alanında yen algortmalar gelştrlmştr [2,3]. Bu çnde ver gömülü resm letlmek stenen kşye letldğnde o kşnn bu blgye ulaşması çn tekrar o blgy elde etmes gerekr. Bunun çn kullanılan algortma for =1,..., l( M ) (4.2) m LSB( c ) end for j l( M ) = l( m ) = vernn uzunluğunun fades LSB( c j ) = esas resmn son btler değşmş olan baytlarının gösterm m = esas resme gzlenmş olan vernn btlernn gösterm İçne ver gzlenmş olan resm letlmek stenen kşnn elne geçtğnde very gönderenden gerekl blgler önceden aldığından, verye ulaşmak çn 4.2 algortmasını kullanması yeterldr. Bu gerekl blg vernn alfabetk olarak ya da bt sayısı olarak uzunluğunu çermektedr. Ver uzunluğunu blen kullanıcı, vernn çerdğ bt sayısı kadar matrs oluşturan baytlardan baştan başlayarak alır. Aldığı bu baytların son btlern br metn dosyasına çıkartır ve asc karakter kodlamasına göre her baytın karşılığını alfabedek Şekl 4.6 Ver gömülmeden önce Şekl 4.7 Ver gömüldükten sonra Görüldüğü gb tu sözcüğü gömülmeden önce şekl 4.6 dak resmle,gömüldükten sonrak haln yan şekl 4.7 dek resm yan yana koyduğumuzda gözle görülemeyecek kadar değşm oluştuğundan fark edememekteyz. Buradan blgnn en düşük anlamlı btlere gömülmesnn steganograf anlamında çok yararlı br teknk olduğunu yorum olarak belrteblrz. 4.1.3 Rastgele Aralık Yöntem Br öncek yöntemn zayıf yan letlmek stenlen vernn başkaları tarafından ele geçrlme durumunun olmasıydı. Bu htmal azaltmak çn gelştrlen algortmalardan brs Rastgele Aralık Yöntem dr. Bu yöntemn br öncek yöntemden farkı gzlenecek vernn btlernn lk bayttan başlanarak sırayla en düşük anlamlı btlere yüklenmeyecek olmasındandır. Rastgele Aralık Yöntem nde hang pksellere vernn gzleyeceğ belrl denklemlere bağlıdır [2]. Very gömerken kullanılan algortma for =1,..., l( c ) do (4.3) 15 16
s c end for rastgele k değerler üretlr. n k 1 for =1,..., l( m ) do sn cn m n n k end for + l( c ) = esas resm oluşturan baytların uzunluğu l( m ) = gzlenecek very baytların uzunluğu s = steganografk anahtarın btlernn gösterm c = esas resmn btlernn gösterm m = esas resme gzlenecek vernn btlernn gösterm k = gzleyeceğm ver uzunluğunda belrlenen anahtarın gösterm Bu yöntemn en öneml özellğ ver gzlenrken br steganografk anahtarın kullanılmasıdır. Steganografk anahtar vernn rastgele olarak hang pksellern en düşük anlamlı btlerne gzleneceğn belrtr. Burada öneml olan hem very gönderen hem very alan kş çn steganografk anahtardır. İk taraf da aynı steganografk anahtar olmadan ver letmn sağlayamazlar. [2] Çalışma sırasında steganografk anahtar belrleme de çeştl yöntemler araştırılmıştır. Bu yöntem dâhlnde Matlab programı le rastgele sayılar üretlmştr. Bu sayıların steganografk anahtar olmasına karar verlmştr. Matlab programı kullanılarak bu anahtarı üretlme sebeb bunun gerçekten dğer algortmalardan daha hızlı ve kolay br yol olmasıdır. Rastgele aralık yöntemne dayalı olarak steganografk anahtarın uzunluğu gzlenmek stenen vernn uzunluğu le aynı olmalıdır. Bu yöntemde very gömme şlemne br öncek yöntemdek gb başlanır [2]. Aynı örnek üzernden gdecek olursak tu sözcüğünü gzlenecek blg olarak seçersek, lk olarak bu kelmenn asc karakter kodlamasında karşılığı bulunur. Daha önce de belrtldğ gb tu sözcüğünün asc olarak karşılığı klk düzende = 0110 1001, t = 0111 0100, u = 0111 0101 şeklndedr. Burada bu btler yne resmn pksellernn en son btlerne gömülecektr. Yalnız bu sefer lk bayttan başlanarak sırayla gömme şlem yapmak yerne hang baytlara vernn gzleneceğn gösteren br steganografk anahtarın kullanıldığı denklem yer almaktadır [2]. Burada saklamak stedğmz blg toplam 24 btten oluşmaktadır. Bu da oluşturmamız gereken anahtarın 24 bt uzunluğunda olması gerektğn belrtr. Bu steganografk anahtar belrlendkten sonra yönteme dayalı olarak very resmn hang baytlarına saklanıldığını belrtldğ denklem 4.4 kullanılır. j1 = k 1 (4.4) j j 1 k = +, 2 Bu denklemde j rastgele belrlenmş steganografk anahtarı buna bağlı olarak 4.4 denklemn kullanarak resmn hang baytlarına vernn gzleneceğn belrten br ndstr [2]. Örneğn Matlab programını kullanarak tu sözcüğün harfn gzlemek çn 8 tane rastgele sayı yan 4.4. denklemndek k değerlern belrleyelm. Bu sayılar 1, 3, 12, 56, 9, 10, 18, 22 şeklnde belrlend. Buradan anlaşıldığı gb k değerler sırasıyla rastgele belrlenen 8 değerden oluşmaktadır. Belrlenen bu k değerlernden yararlanarak very gzleyeceğmz j değerler 4.4 denklemne göre belrlenr. k =1 j =1 1 1 k =3 j = j + k =4 2 2 1 2 k =12 j = j + k =16 3 3 2 3 k =56 j = j + k =72 4 4 3 4 17 18
k =9 j = j + k =81 5 5 4 5 k =10 j = j + k =91 6 6 5 6 k =18 j = j + k =109 7 7 6 7 k =22 j = j + k =131 8 8 7 8 nedenle elnde steganografk anahtar değerler olan kş denklem 4.4 gereğ değerlern yan hang baytlara ver gzlendğn belrler. j Belrlenen k dolayısıyla j değerler resmn bayt numaralarını göstermş oldu. Buradan çıkarılması gereken sonuç harfn gzleme şlemnn, resmn 1, 4, 16, 72, 81, 91, 109 ve 131 numaralı baytlarında gerçekleşmes gerektğdr. Numarası belrtlmş baytların en düşük anlamlı btlerne sırasıyla 0110 1001 btler gömülür. Aynı şlemler dğer karakterler çn de steganografk anahtar ve verlen denklem yardımıyla hang baytlara gömme şlemnn yapılacağı belrlenerek uygulanır. Gömme şlem rastgele aralık yöntemne göre gerçeklenmştr. İçne ver gömülen resm letlmek stenen yere ulaştığında bu very tekrar elde etmek çn de bu yöntem dâhlnde br algortma vardır. Burada unutulmamalıdır k hem very gönderen hem very alan kşlerde aynı steganografk anahtar bulunmaktadır [2]. Şekl 4.7 Ver gzlenmeden önce Şekl 4.8 Ver gzlendkten sonra Daha sonra belrlenen baytların en düşük anlamlı btler yan yana getrlerek gzlenmş olan ver elde edlmş olur [2]. Burada yapılması gereken son şlem elde ettğmz very alfabe düzenne geçrmektr. Bunun çn de br öncek yöntem de olduğu gb Matlab programı yardımıyla gerekl dönüşüm yapılır ve alfabetk karşılıklar elde edlr. Şekl 4.7 ve Şekl 4.8 de görüldüğü gb algortma gerçeklendkten sonra resmn çne ver gömüldüğünde gözle görülür br fark olmamıştır. Yan örnek olarak karaktern gömmek çn belrlenen 8 tane k değer her k tarafta da vardır. Steganografk anahtarın her k tarafta da olduğu kabul edlen bu yöntem gereğ very resmden çıkartma algortması n k 1 (4.5) for =1,..., l( m ) do m LSB( c ) n n + k end for n k 1 = steganografk anahtarın lk sayısının gösterm l( m ) = gzlenmş olan vernn uzunluğu LSB( c n) = resmde ver gzlenen en düşük anlamlı btlern gösterm 4.5 denklemnn belrttğ algortmada fade edldğ gb gömülmüş very tekrar elde ederken öncelkle hang baytlara vernn gzlenmş olduğunun bulunması gerekr. Bu 19 20
5. ÇALIŞMA KAPSAMINDA KULLANILAN ARAÇLAR 5.1 Wnbrowse Aracı Wnbrowse programı, çok fonksyonlu br yapıya sahp olup asc, ebcdc ve hex dosya görüntüleyc olarak blnmektedr. Wndows un her sürümüyle brlkte oldukça uyumlu çalışan br yapıya sahptr [7]. Bu çalışmada resmler hex formatında göstermede yardımcı araç olarak kullanılmıştır. Şekl 5.1 dek gb br ara yüze sahptr. Çalışma sırasında bu ara yüzden metn dosyasına pksel değerler kopyalanmıştır. Şekl 5.1 Wnbrowse ara yüzü [8] 5.2 Matlab Açılımı matrs laboratuarı olan Matlab özellkle görsel uygulamalarda kullanılan oldukça gelştrlmş br yüksek sevyel program dldr [7]. Çalışmam sırasında hex formatından resme dönüşüm çn yazılmış olan kod parçasını kullandım. Ayrıca steganografk anahtar üretmede yürütülen tek br komutla stenlen anahtar değerlerne ulaştığımdan son yöntem kolaylaştırıcı br etken oldu. Gerçeklemş olduğum k yöntemde de asc karakter karşılığının bulmak çn kullandım. 21 22
5.3 Xlnx ISE ve FPGA FPGA yan alanda programlanablr kapı dzler konfgüre edleblr lojk bloklardan oluşan çok genş ölçekl sayısal tümleşk devrelerdr [9]. Bu bloklar, tasarımcının yaptığı tasarıma göre şlevn kend düzenleyeblmektedr. FPGA lar mkroşlemclern adım adım çalışma mantığından farklı olarak şlemler blok blok gerçekledğnden pek çok alanda her geçen gün artan oranda kullanılmaktadır. FPGA'de şlemler parelel olarak şlendğ çn aynı anda yazılan programa göre çok fazla modül kullanablme olanağı sunmaktadır. Ayrıca çnde brçok lojk kapılar ve flp floplar gb sayısal tasarım çn elemanlar bulunduran FPGA, VHDL veya Verlog gb donanım dlleryle bu elemanların bağlantılarının tasarıma göre yapılmasına olanak verr. Böylece tek br FPGA le stenlen sayısal devre meydana getrleblr. Ürünün markete ulaşma süresn uygulamaya özel tümleşk devre (ASIC) tasarıma göre büyük ölçüde kısalttığından ve ayrıca kullanımın artmasıyla brlkte malyetnn de düşmesnden ötürü FPGA lar özellkle sayısal şaret şleme uygulamalarında, güvenlğn ön plana çıktığı savunma alanında ve daha pek çok alanda kullanılmaktadır. Markette FPGA üretcs frma sayısı çok olmamakla brlkte her geçen gün sayıları da artmaktadır [7]. Bu çalışmada kullanılan FPGA nın üretc frması da Xlnx tr. Çalışmanın tasarım gelştrme sürecnde kullanılan benzetm ve sentez araçları, ayrıca FPGA da gerçekleme adımında gerekl araçlar ve FPGA ya yükleme şlemlernn yapılması çn gerekl araçlar Xlnx frmasının sağladığı blgsayar destekl tasarım (CAD) ortamı Xlnx ISE de bulunmaktadır [8]. kaplayacağı alan ve çalışableceğ en yüksek saat frekansı sonuçları bulunur. Sentez şlemnden sonra kütüphanelerden devredek parçalara karşılık düşen hücrelern tespt ve bunların yerlerne yerleştrlmes sonucu oluşan konfgürasyon dosyasının oluşturulması adımı gelr. Bu adımda yapılacak olan benzetm sentez sonrası benzetm olarak geçer ve devredek kapı geckmelernn de hesaba katıldığı benzetmdr. Bu benzetmde stenen saat frekansında devrenn ne şeklde çalışacağı görülür. Bu adımdan sonra oluşturulan konfgürasyon dosyası FPGA ya yüklenr. FPGA tasarımının lk aşaması gerçeklenecek olan algortmanın davranışsal tanımlamasıdır. Bu stenen şlemlern VHDL dlnde kodlanması le gerçekleştrlr. İknc adımda yazılan kodun stenen şeklde çalıştığını teyt etmek çn yapılan davranışsal benzetmdr. Bu amaçla tasarlanan devre alt blok olarak br test ortamına dâhl edlr. Devreye dışarıdan verlmes beklenen şaretler veya verler test ortamında sağlanır. Algortmaların gerçeklenmesnn bu aşamasında şlenecek olan fotoğrafların pksel blgler metn dosyasına yazılmış ve bu dosyalar test ortamına dışarıdan grş olarak verlmştr. Test ortamının çıkışı da yne başka br metn dosyasına yazdırılmıştır. Bu aşamada beklendğ gb çalıştığı görülen kod sentezlettrlmştr. Sentezleme sonrasında gerçeklenecek olan devrenn RTL şematğ oluşur. Ayrıca sentez raporunda devrenn kullanılacak olan FPGA üzernde 23 24
6. SONUÇ Bu çalışmada ncelenen ve uygulama yapılan üç yöntemle hem steganografnn çalışma prensb hem de ver letmnn nasıl olduğu anlaşıldı. Aşama aşama yöntemlerle öğrenlenler ve uygulamayla lgl yorumlama yapmak çalışmanın getrdkler açısından önemldr. Steganograf konusunda öğrenlenlern yanında vhdl dlyle programlama konusunda tecrübe ednlmş olundu. Smulasyonlarla gerçekleme sırasında çıkablecek sorunların çözümlenmes ve fpga çalışma mantığı konuları da gerek uygulama sırasında gerek yapılan araştırmalarla öğrenld. Özetle gerçeklenen konu ne olursa olsun sayısal br tasarım sırasında çıkablecek sorunlar, tasarım sürec ve planlaması bu örnek çalışmayla öğrenlmş oldu. İlk yöntemle resmlern aslında pkseller yan klk düzende btlerden oluştuğu öğrenld. Bu yöntem dâhlnde resm oluşturan 8 btlk gurupların yan baytların en düşük anlamlı bt değştrldğnde ve yen yapı tekrar resm halne getrldğnde yen oluşan resmde gözle görülür br fark olmadığı görülmüştür. En düşük anlamlı btlern tümünü değştrlmes yöntem le steganografnn ana mantığı anlaşılmış oldu. Br very en düşük anlamlı btlere gömme ve elde etme yöntem le, lk yöntemde elde edlen blgnn sağladıklarıyla beraber bu sefer resm oluşturan pksellern en anlamsız btne br ver gömülüp tekrar elde edlme şlem yapıldı. Yan bu sefer br yerden br yere vernn resm aracılığıyla kmse fark etmeden taşınableceğ ve vernn tekrar gömüldüğü gb çıkarılableceğ görüldü ve anlaşılmış oldu. Yapılan araştırmalar sonucunda steganograf teknkler ve bu alanda kullanılan algortmalar gelştkçe stegoanalz teknklernn de zamanla gelştğ görülmüştür. Bu nedenle bu algortmanın aslında zayıf br yanın olduğu belrtlmeldr. Bu zayıf yan ver gömülme şlem sırasında lk baytın en düşük anlamlı btnden başlanarak sırayla vernn gömülme şlemnn uygulanmasındandır. Ver başkaları tarafından gelşen stegoanalz teknkleryle ele geçeblr. Bu nedenle steganograf alanında kullanılan başka yöntemler de araştırılmış ve rastgele aralık yöntem öğrenlmştr. Bu yöntem br öncek yöntemden daha güvenldr. Bunun neden ver gzlerken güvenlğ sağlamak adına steganografk br anahtar kullanılmasıdır. Kullanılan bu anahtar sayesnde algortmaya bağlı olarak vernn hang baytların en anlamsız btne gzleneceğ belrlenr. Bu sayede elnde steganografk anahtar olmayan brnn very ele geçrmes çok güçtür. 25 26
KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ [1] Johnson, N. F., Durc Z. ve Jajoda S., 2001. Informaton Hdng : Steganography and Watermarkng - Attacks and Countermeasures, Boston. [2] Katzenbesser, S. ve Pettcolas, Faben A. P., 2000. Informaton Hdng Technques for Steganography and Dgtal Watermarkng, London. Betül Elc 1985 yılında İzmt te doğdu. Gölcük Anadolu Lses nde okudu, Konya Meram Anadolu Lses nde orta öğrenmn tamamladı. Kocael Körfez Fen Lses nde lse öğrenmn gördü. 2004 yılından ber İstanbul Teknk Ünverstes, Elektronk Mühendslğ bölümünde okumaktadır. [3] Marvel, L. M., Informaton Hdng: Steganography and Watermarkng, 2005, Optcal and Dgtal Technques for Informaton Securty [4] Pettcolas, Faben A. P., 2008. The Image Downgradng Problem, http://pettcolas.net/faben/steganography/mage_downgradng/ndex.html, [Zyaret Tarh: 27.03.2008] [5] Asc Tablosu, http://www.antrak.org.tr/gazete/062006/czmler/tolgatastan/asc_table.jpg [Zyaret Tarh: 28.04.2008] [6] Gray Palette, http://cat.xula.edu/tutorals/magng/modes/pallettecropped.gf, [Zyaret Tarh: 24.04.2008]. [7] http://en.wkpeda.org, [Zyaret Tarh:12.04.2008 ] [8] Wnbrowse, http://www.ngthomas.co.uk/wnbrowse.html, [Zyaret Tarh:15.12.2007]. [9] Xlnx, http://www.xlnx.com/company/gettngstarted/ndex.htm, [Zyaret Tarh:01.05.2008]. 27 28