Стеганография. История тайнописи

Вадим Гребенников, 2019

В отличие от криптографии, которая шифрует содержимое секретного сообщения, стеганография скрывает сам факт его существования. При этом ее можно совмещать с методами криптологии, усложняя в целом систему защиты информации.Книга рассказывает историю рождения и эволюции стеганографии в мире, разработки и усложнения методов и средств скрытой тайнописи: невидимые чернила, маскировка и микроточки, а также описывает современные цифровые стеганографические технологии и кибератаки.

1. История стеганографии

1.1. Невидимые чернила

В некоторых способах стеганографии использовали физические особенности носителей информации. Так, симпатические, т.е. невидимые, чернила исчезали вскоре после написания ими текста или были невидимы с самого начала. Они представляли собой химические растворы, которые становились бесцветными после высыхания, но видимыми после обработки другим химикалием (реагентом).

Например, если писать железным купоросом, то текст является невидимым, пока его не обработают раствором цианата калия, после чего образуется берлинская лазурь — вещество, имеющее прекрасный цвет. Искусство изготовления качественных чернил для тайнописи заключалось в том, чтобы найти вещество, которое бы реагировало с минимальным количеством химикалий (лучше всего лишь с одним).

Невидимые чернила были двух видов: органические жидкости и «симпатические» химикалии. Первые, к которым относятся моча, молоко, уксус и фруктовые соки, становятся видимыми в результате незначительного нагревания. Вторые — в результате обработки бумаги специальным химическим реактивом или освещения лучами определённой части спектра, обычно, ультрафиолетом.

Этот способ стеганографии получил свое начало с незапамятных времён. Еще китайский император Цин Шихуанди (249-206 г.г. до н.э.) использовал для своих секретных писем густой рисовый отвар (удерживающий крахмал), который после высыхания написанных иероглифов не оставлял никаких видимых следов. Если такое письмо слегка смачивали слабым спиртовым раствором йода (или отваром водорослей), то появлялись синие надписи.

Римский учёный Плиний-старший в своей «Естественной истории», написанной им в І веке до н.э., рассказывал, каким образом можно использовать сок растений из семьи молочаев в качестве симпатических чернил. После высыхания надпись, сделанная этими чернилами, была не видна, но при слабом нагревании становилась коричневой.

Много органических жидкостей ведут себя похожим образом: при нагревании, из-за того, что в них содержится большое количество углерода, они темнеют. И это известно подготовленным шпионам, которые в случае окончания симпатических чернил используют для этой цели собственную мочу.

Великий римский поэт Публий Овидий Назон, который жил в I веке до нашей эры, в поэме «Наука любви» рекомендовал влюблённым способ тайнописи молоком, проявляемой посыпанием бумаги сажей. После сдувания сажи на бумаге оставались её мелкие частицы, прилипшие к местам, где были написанные молоком буквы.

В I веке нашей эры Филон Александрийский описал способ изготовления «тайных» чернил из сока чернильных орешков с последующей обработкой написанного раствором железомедной соли.

В 1412 году несколько видов симпатических чернил описал арабский криптолог Шехаб аль-Калкашанди (1355-1412) во второй части раздела под общим заголовком «Относительно сокрытия в буквах тайных сообщений» своей «Энциклопедии всех наук».

В 1558 году итальянский криптолог Джованни Баттиста делла Порта (итал. Giovanni Battista della Porta, 1535-1615) посвятил вопросу невидимой переписки отдельную книгу «Магия естественная» (лат. Magia naturalis). Он описал, как спрятать послание внутри сваренного вкрутую яйца, сначала изготовив чернила из одной унции (28 г) квасцов и пинты (0,5 л) уксуса, а затем написав послание этими чернилами на скорлупе. Раствор проникал сквозь поры скорлупы и оставлял сообщение на поверхности плотного яичного белка, которое можно было прочитать, только разбив яйцо и очистив скорлупу.

Название «симпатические чернила» было введено в конце XVII века химиком Лемортом из Лейдена. Он дал это имя водному раствору «свинцового сахара». Так называлась уксусно-свинцовая соль (уксусно-кислый свинец Pb(CH3COO)2), что в те времена в значительных количествах употреблялась при окрашивании и ситцепечатании. Чернила проявлялись нагреванием или же обработкой сероводородом.

Русский царь Пётр I занимался не только составлением шифров, но и уделял надлежащее внимание применению симпатических чернил. Так, в апреле 1714 года царь написал послу России в Швеции князю Ивану Юрьевичу Трубецкому: «Посылаю к вам три скляницы для тайнова писма: чем пэрво писат под А. которая войдет в бумагу и ничево знат не будет; потом под В. — темы чернилы потом писат, что хочешь явъново; а третье под С. — то, когда вот нас получишь писма, оной помазат, то чернилы сойдут, а первое выступит».

В ХVІІІ веке руководитель Коллегии иностранных дел России Никита Иванович Панин рекомендовал в особых случаях использовать симпатические чернила для записи шифрованного текста между строками видимого текста и отправлять эти письма специальным курьером, а не по почте.

В одном из писем в Берлин Н.И. Панин писал: «Не имея под рукой симпатических чернил, к помощи которых я обычно прибегаю, сегодня при написании прилагаемого письма я использовал лимонный сок. Следовательно, при обработке не следует опускать его в азотную кислоту, а надо подогреть».

В 1797 году жена будущего русского императора Александра I великая княгиня Елизавета Алексеевна в переписке со своей матерью использовала молоко и советовала родным: «Вместо того, чтобы держать письмо над огнём, можно так же посыпать его угольным порошком; это делает видимым написанное и таким образом можно писать с обеих сторон».

Симпатические чернила в конце XVIII века получили широкое распространение и в Северной Америке. Его использовали в своей переписке братья Калпери, один из которых был американским агентом в Лондоне. Эти уникальные чернила поставлял им врач из Лондона сэр Джеймс Джей — брат первого главного американского судьи Джона Джея. Это стало первым в истории США случаем широкомасштабного применения симпатических чернил.

Джеймс Джей через многие годы рассказал историю с чернилами в одном из своих писем, где описал созданный им способ составления невидимых чернил для связи со своим братом Джоном в Нью-Йорке. В частности, он отмечал, что «этой жидкостью снабжали также генерала Вашингтона, и у меня есть его письмо с признанием её большой пользы и с просьбами о последующих посылках…».

В июле 1779 года генерал Джордж Вашингтон, который воздавал должное вопросам защиты связи, в одном из своих писем писал: «Все белые чернила, которыми я располагал… отправлены полковником Уэббом в пузырьке № 1. Жидкость в пузырьке № 2 является дополнением, которое делает первую жидкость видимой при смачивании ею бумаги мягкой щеткой после того, как первая высохнет… Я прошу ни при каких обстоятельствах никогда не говорить о получении вами таковых жидкостей от меня или кого бы то ни было другого». Эта тайнопись позволяла американцам успешно преодолевать английскую цензуру.

Англичане также широко пользовались тайнописью. В частности, в их агентурных посланиях применялась галодубильная кислота, которая является сернокислым железом (этот рецепт был заимствован из книги Джованни Порта «Магия естественная»).

Одной из проблем спецслужб Российской империи стало широкое использование революционерами различных видов невидимых чернил. Одним из первых проявлений внимания со стороны власти к этой проблеме стало донесение российского посла в Париже о симпатических чернилах, употребляемых польскими эмигрантами, которое К.В. Нессельроде в декабре 1836 года переслал шефу жандармов и III Отделения А.Х. Бенкендорфу.

В августе 1852 года, генеральный консул в Париже Эбелинг прислал одному из руководителей III Отделения А.А. Сагтынскому коробочку с 2-мя склянками черных чернил, употребляемых якобы теми же «зловредными» польскими эмигрантами. Эбелинг утверждал, что в склянке под номером 1 содержатся бесцветные чернила, которыми пишут текст, а затем поверх них пишут обыкновенными чернилами. В склянке № 2 содержался раствор, которым можно было удалить обычные чернила и прочесть тайное послание.

К коробочке были приложены и рецепты этих жидкостей. К сожалению, у меня нет данных о перехвате таких писем, но граф А.Ф. Орлов 22 июня 1853 года отдал распоряжение управляющему III Отделением Л.В. Дубельту выдать Сагтынскому 16 руб. 30 коп. серебром или 63 франка 75 сантимов для отправки Эбелингу для возмещения понесенных им расходов по приобретению 2-х склянок.

По воспоминаниям директора Департамента полиции (далее — ДП) А.Т. Васильева, письма, содержавшие тайнопись, представляли особую проблему: «Охрана оказывалась перед дилеммой: либо проявить невидимый текст или оставить все как есть и доставить адресату письмо непрочитанным. Естественно, сделать видимыми симпатические чернила — задача не очень сложная; все, что надо чаще всего сделать — это протереть бумагу лимонным соком, хлорированной водой или молоком или слабо нагреть.

Если, однако, такое секретное послание проявить, то содержащее его письмо уже нельзя отправить. С другой стороны, очень сложно принять решение не читать сообщение, возможно, имеющее огромное политическое значение. Решение этой головоломки нашел капитан Г.Г. Мец, жандармский офицер, прикомандированный к Департаменту полиции.

Будучи весьма сообразительным и интеллигентным человеком, к тому же страстным фотографом, он предложил метод дешифровки этих писем фотографическим способом, который не оставлял ни малейшего следа на письме. С этого момента стало возможным читать невидимые сообщения так, что адресаты не догадывались, что их письма прочитаны».

В русской армии штатные стеганографы появились накануне Крымской войны XIX века. Это были штатские чины, занимавшиеся тем, что «секретили» от врага приказы командования на тот случай, если корреспонденция вдруг попадёт в руки противника. В армии их называли «чернильными душами». Эти тихие люди, волею судьбы, сыграли большую роль в спасении русской сухопутной армии в битве на реке Альме 8 сентября 1854 года.

7 сентября противник подошёл к реке Альма и начал перестрелку с русскими частями. Боевой порядок союзных войск состоял из четырёх французских и одной турецкой дивизий на правом фланге и пяти английских дивизий на левом фланге. Войска обеспечивались мощной огневой поддержкой корабельных орудий.

В разгар рукопашной схватки на альминском мосту казачий разъезд ротмистра Уварова захватил курьера от французского маршала Сент-Арно. В сумке пленного находились письма частного характера и… больше ничего. Подозрительные документы доставили в канцелярию, где в присутствии князя Меньшикова стеганограф Степан Николаевич Мардарий (1835-1917) расшифровал секретные донесения.

Он высыпал на бумагу железные опилки и приложил к обратной стороне листа магнит. Железный порошок «расползся» по невидимым буквам. Русское командование узнало про обходной манёвр дивизии генерала Боске и поспешило отвести войска с левого фланга. Битва была проиграна, но основные силы своей армии А.С. Меньшиков сберёг.

Бывший канцелярист С.Н. Мардарий был пожалован «за усердие» орденом Станислава 4-й степени и чином титулярного советника. Это давало право на личное дворянство и соответствовало военному званию капитана. После окончания войны он вернулся в г. Николаев. Он купил небольшой дом на углу Рождественской (Лягина) и Большой Морской, переселил в него пожилую мать, затем срочно отправился в Санкт-Петербург.

Поражение в Крымской войне накалило ситуацию в Российской империи. Москва и Санкт-Петербург были охвачены студенческим «брожением». Здесь появились нелегальные народнические кружки, которые вскоре объединились в тайные террористические организации. Началась 30-летняя война между «бомбистами» и царской бюрократией. Правительство увеличило втрое (!) штаты тайной полиции и сделала ставку на провокаторов.

С.Н. Мардарий был назначен начальником специального департамента корпуса жандармов. Офицеры относились к нему уважительно, но за глаза традиционно называли «чернильной душой». В задачу этого подразделения входило создание сети лабораторий по перлюстрации и графологической экспертизе всей подозрительной корреспонденции. В губернских почтовых отделениях и на таможнях появились чиновники, которые проверяли письма и всю печатную продукцию.

В XIX и в начале ХХ века в России стеганографию активно использовали разные подпольные революционные организации, которые были оппозиционными к власти, такие как «Земля и Воля», «Народная воля», РСДРП, БУНД (еврейская подпольная организация), эсеры, анархисты и т.д. Очень широко химическую переписку применяли «народники» 1870-х годов. В материалах их судебных процессов было на этот счёт немало данных.

Так, революционер Н.П. Теплов переписывался с петербургским кружком «артиллеристов» раствором соли. Имеется в виду обычный водный раствор поваренной соли, следы которого проявлялись простым нагреванием. Другие переписывались лимонным раствором, следы которого также проявлялись простым нагреванием. Н.А. Виташевский вспоминал, что для переписки он пользовался молоком: «Если исписанную молоком бумажку слегка потереть пеплом сожженной бумаги, то написанное проступает».

Все тексты, написанные этими простыми химическими рецептами (соль, лимон, молоко), проявлялись нагреванием и были, как правило, малонадёжными. Создание в 1876 году такой сугубо конспиративной организации, как «Земля и Воля», а затем и «Народная Воля», потребовали от конспираторов разработки других, более стойких химических чернил. Так, в октябре 1880 года жандармы при аресте в Киеве руководителей «Южнорусского рабочего союза» нашли письма, между строками которых с помощью хлористого железа были обнаружены шифры.

В 1878 году произошел резонансный случай, который сделал С.Н. Мардария легендарным человеком в полиции. Эта история описана во многих монографиях и выглядит так: В.И. Засулич, стрелявшая в петербургского градоначальника Ф.Ф. Трепова, находилась в тюрьме и ожидала решения суда присяжных. Она попросила разрешения у тюремного начальства отправить письмо родным, чтобы ей принесли тёплую одежду. Послание было передано для проверки в графологическую лабораторию.

Статский советник С.Н. Мардарий находился в командировке, поэтому проверку осуществляли его подчинённые. Записка была «чистой». Присяжные вынесли оправдательный приговор и отпустили В.И. Засулич из зала суда. Жандармы, которые хотели задержать террористку по вновь открывшимся обстоятельствам преступления, не успели этого сделать. Извозчик, стоявший у парадного подъезда, быстро увёз её на конспиративную квартиру.

Когда записка попала к С.Н. Мардарию в руки, он быстро разобрался в ситуации. Послание содержало на обратной стороне информацию о плане побега, написанную водным раствором хлорида железа (FeCl3). В.И. Засулич принимала это вещество как лекарство. Такую записку можно было прочесть, только обработав её водным раствором тиоцианата калия, — тогда все невидимые буквы становились кроваво-красными.

В 1893 году ДП издал для внутреннего пользования учебник по графологии и криптографии, написанный действительным статским советником С.Н. Мардарием.

Конец ознакомительного фрагмента.