Tik-76.115 Ylläpito-ohje

Stegano

Sisällysluettelo

1. Johdanto
2. Ympäristö
3. Tukiohjelmat
4. Järjestelmän komponentit
5. Ylläpitotehtävät
6. Ohjelmiston kuvaus

1. Johdanto

Tämä dokumentti kuvaa kuinka Stegano -ohjelmisto asennetaan ja kuinka sitä voidaan ylläpitää ja kehittää.

Ohjelmistossa käytettävä erikoissanasto.

1.1 Sovellusalueen kuvaus

Kuva 1: Steganograafisen systeemin ympäristö

Stegano on tiedon kätkemisen ja purkamisen suorittava ohjelmisto. Ohjelmisto soveltaa valittavia algoritmejä salaiseen viestiin ja peiteviestiin salaisen avaimen avulla tuottaen tuloksena kätköviestin. Ohjelmisto ilmenee kuvassa 1 laatikoina Hiding ja Extracting.

2. Ympäristö

Ohjelmiston tekemiseen on käytetty kahta valmista, vapaassa levityksessä olevaa kirjastoa: Wei Dain kryptografista kirjastoa Crypto++ 2.1 ja Independent JPEG Group'n JPEG -kirjastoa (versio 6a). Crypto++ 2.1 kirjasto sisältyy ohjelmistoon kokonaisuudessaan, mutta JPEG -kirjastosta on jätetty pois siinä valmiina olevat käyttäjän ohjelmat.

Stegano kirjasto toimii sekä Unix että Windows -95 käyttöjärjestelmissä. Ohjelmistolla ei ole mitään erityisiä laitteisto vaatimuksia. Se toimii hyvin 486 50MHz PC:ssä, jossa on 20 Mt muistia ja käyttöjärjestelmänä Linux RedHat. Varsinkin suurien viestien kätkemiseen suositellaan kuitenkin vähintään Pentium -prosessorilla varustettua konetta.

Ohjelmisto on tehty käyttäen C++ -ohjelmointikieltä lukuunottamatta IJG:n JPEG -kirjastoa, joka on ohjelmoitu C -kielellä. Ohjelmisto kääntyy ainakin GNU g++ kääntäjällä ja Visual C++ kääntäjällä.

3. Tukiohjelmat

Ohjelmisto ei tarvitse mitään erikoisia työkalu- tai muita tukiohjelmistoja. Unixissa tarvitaan C++ kääntäjä (GNU g++ testattu) ja make -ohjelma. Windows -95:ssä tarvitaan ohjelmiston kääntämiseksi Visual C++ kääntäjä (saattaa toimia muillakin). Windows -95 versio sisältää ohjelmiston mukana kuvien katseluoption. Unix -versioon ei sisälly kuvankatseluoptiota, joten siihen tarvitaan erillinen ohjelma esim. XView.

Ohjelmiston testaus tapahtuu yksinkertaisesti siten, että kuviin kätketään sanoma ja se luetaan sieltä pois. Sanoman tulee säilyä täsmälleen samanlaisena kuin alkuperäinen, kätketty sanoma. Unixissa sanomia voidaan verrata esim. diff -komennolla. Kun kuvaan on kätketty sanoma, on hyvä tarkistaa, ettei kuvaan tule visuaalisesti huomattavaa muutosta.

4. Järjestelmän komponentit

Kaikki ohjelmiston toimintaan tarvittavat osat toimitetaan yhdessä paketissa. Siten siihen sisältyvät myös Crypto++ 2.1 ja JPEG -kirjastot.

Stegano -ohjelmistoon kuuluvat tiedostot.

• ../crypto21src
  Crypto++ 2.1 kirjaston lähdekoodi.
• Cover.cpp
  Peitetiedostojen abstraktiluokan metodit.
• Cover.hh
  Peitetiedostojen abstraktiluokan määrittely.
• Error.cpp
  Virheenkäsittelymetodien toteutukset.
• Error.hh
  Virheenkäsittelyn määrittelyt.
• Makefile
  Makefile koko ohjelmiston kääntämiseen Unixissa.
• Parameter.cpp
  Parametrien metodien toteutukset.
• Parameter.hh
  Parametrien käsittelyn määritykset.
• gif/
  GIF -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavat rutiinit.
  • GIFCover.cpp
    GIF -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavien metodien toteutus.
  • GIFCover.hh
    GIF -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavan luokan määrittely.
• jpg/
  JPEG -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavat rutiinit sekä IJG:n JPEG -kirjasto.
  • JPGCover.cpp
    JPEG -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavien metodien toteutus.
  • JPGCover.hh
    JPEG -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavan luokan määrittely.
  • JPEG kirjaston tiedostokuvaus.
• main.cpp
  Ohjelmistoon kuuluva, steganografiselle kirjastolle tehty Unix -käyttöliittymä.
• main.hh
  Joitakin määrityksiä ohjelmiston käyttöliittymään.
• message/
  Kätkettävien viestien käsittelyyn liittyvät rutiinit.
  • MessageExtractor.cpp
    Viestien lukemiseen tarvittavien metodien toteutus.
  • MessageExtractor.hh
    Viestien lukemiseen tarvittavan luokan määrittely.
  • MessageHandler.cpp
    Viestien lukemiseen ja kätkemiseen tarvittavien yhteisten metodien toteutus.
  • MessageHandler.hh
    Viestien lukemiseen ja kätkemiseen tarvittavan yhteisen luokan määrittely.
  • MessageHider.cpp
    Viestien kätkemiseen tarvittavien metodien toteutus.
  • MessageHider.hh
    Viestien kätkemiseen tarvittavan luokan määrittely.
• misc/
  Ohjelmistoon kuuluvia sekalaisia luokkia ja metodeja.
  • BitVector.cpp
  • BitVector.hh
  • ByteString.cpp
  • ByteString.hh
• objs/
  Ohjelmiston käännöksen aikana tuotettavat objektitiedostot sijoitetaan tähän hakemistoon.
• pgm/
  Tämä hakemisto sisältää tiedostot, joissa on PGM -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavat rutiinit.
  • PGMCover.cpp
    PGM -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavien metodien toteutus.
  • PGMCover.hh
    PGM -kuvaformaatin käsittelyyn tarvittavan luokan määrittely.
• selectors/
  Algoritmit, joiden avulla valitaan sopivat pikselit (tai vast.) kuvasta sanoman kätkemistä varten.
  • ArraySelector.hh
    Yhteinen määrittely kaikille Array -tyyppisille valinta-algoritmeille.
  • BUSelect.cpp
    
  • BUSelect.hh
    
  • RandomIndex.hh
    Yhteinen määrittely kaikille Random Index -tyyppisille valinta-algoritmeille.
  • RandomIndexArray.cpp
    Random Index Array -valinta-algoritmin toteutus.
  • RandomIndexArray.hh
    Random Index Array -valinta-algoritmin määrittely.
  • RandomIndexTable.cpp
    Random Index Table -valinta-algoritmin toteutus.
  • RandomIndexTable.hh
    Random Index Table -valinta-algoritmin määrittely.
  • SelectPRP.cpp
    Pseudo Random Permutation -valinta-algoritmin toteutus.
  • SelectPRP.hh
    Pseudo Random Permutation -valinta-algoritmin määrittely.
  • Selector.cpp
    Kaikille valinta-algoritmeille yhteisen osan toteutus.
  • Selector.hh
    Kaikille valinta-algoritmeille yhteiden osan määrittely.
  • TableSelector.hh
    Yhteinen määrittely kaikille Table -tyyppisille valinta-algoritmeille.

Ohjelmiston toimintoja on kuvattu toiminnallisessa määrittelyssä.

• Tiedon kulku eri osien välillä.
• Ohjelmiston tarjoamat toiminnot.
• Unix käyttöliittymän kuvaus.
• Windows käyttöliittymän kuvaus.
• Muita ominaisuuksia.

5. Ylläpitotehtävät

Ohjelmiston asennus:

Ohjelmiston asennus on melko helppoa. Seuraavassa kuvaus ohjelmiston asennuksen vaiheista.

• Crypto 2.1 kirjaston konfigurointi. Hakemistosta crypto21src löytyy tiedosto config.h. Tiedosto kannattaa käydä läpi ja valita ko. järjestelmälle oikeat parametrit. Tärkeimmät kohdat ovat seuraavat: käsitteleekö järjestelmä teksi- ja binaaritiedostoja eri tavalla ja käytetäänkö LITTLE ENDIAN prosessoria.
• IJG:n JPEG -kirjaston konfigurointi.
  Unixissa kannattaa yrittää ajaa configure skripti, joka luo tarvittavan Makefilen. Mikäli skripti ei toimi ko. järjestelmässä joudutaan Makefile konfiguroimaan käsin. Tarkempia ohjeita löytyy ohjelmiston jpg -hakemistosta tiedostosta install.doc. Huomaa, että myös JPEG -kirjasto tulee kääntää C++ kääntäjällä, sillä C -kääntäjällä käännetty JPEG -kirjasto ei todennäköisimmin toimi muun ohjelmiston kanssa.
  
• Ohjelman kääntäminen. Ohjelmiston päähakemistossa oleva Makefile suorittaa ohjelmiston kääntämisen. Siten ohjelman päähakemistossa tulee antaa vain komento make. Käännetty ohjelmiston binaaritiedosto tulee ohjelmiston päähakemistoon.

Ohjelmistoa ei jatkokehitetä työryhmän puolesta eikä ohjelmistolle anneta minkäänlaista käyttötukea. Siten myöskään ohjelmistosta ei ole tulossa päivityksiä. Bugeista voi kuitenkin lähettää tietoja työryhmälle, mutta niille ei luvata tehtävän mitään.

6. Ohjelmiston kuvaus

Stegano -kirjasto on pyritty tekemään mahdollisimman modulaariseksi. Tämän vuoksi uusien ominaisuuksien lisääminen kirjastoon on melko helppoa. Kirjastoon voidaan lisätä uusia salausalgoritmeja, pakkausalgoritmejä, valinta-algoritmejä ja uusia kuvaformaatteja tekemättä muutoksia varsinaiseen kirjaston runkoon. Lisäksi uusien toteutettujen ominaisuuksien liittäminen jo olemassa olevien ominaisuuksien kanssa on vaivatonta.

Jotta ohjelmiston tiedostorakenne säilyisi selkeänä, kannattaa tiedostot jakaa samalla tavalla hakemistoihin kuin ne nyt ovat. Uudet valinta-algoritmit kannattaa laittaa selectors -hakemistoon, uudet kuvaformaatit omiin hakemistoihinsa jne.

Ohjelman koodin pitäisi olla melko helppolukuista. Siten uusia ominaisuuksia lisättäessä kannattaa vastaavaa koodia katsoa valmiista ohjelmasta. Kuvaformaateille selkein esimerkki lienee PGM. Varsinkin JPEG sisältää joitakin erikoisuuksia johtuen käytetetystä JPEG -kirjastosta, joten se ei välttämättä anna hyvää kuvaa millainen kuvaformaatin käsittelyn periaate on.

Seuraavassa on viitteitä muiden ohjelmiston dokumenttien osiin, jotka helpottavat ohjelmiston rakenteen ja riippuvuuksien ymmärtämistä.

Tiedon kulku eri osien välillä.
Kirjaston rakenne.
Moduli- ja prosessikuvaus.
Luokkien ja metodien kuvaus.