Журнал Кванта

18 мая 2023 г.

Карлос Аррохо для журнала Quanta

Соавтор

18 мая 2023 г.

27 июня 2010 года ФБР арестовало 10 российских шпионов, которые жили и работали в качестве американских специалистов недалеко от Нью-Йорка. Это дело, раскрывшее сложную систему фальшивых личностей и тайных встреч, разоблачило одну из крупнейших шпионских сетей в США со времен окончания холодной войны и послужило вдохновением для создания шоу «Американцы».

Это также привлекло внимание к стеганографии — способу замаскировать секретное сообщение внутри другого сообщения. Нью-йоркские шпионы скрывали свои секреты на виду, кодируя сообщения в пикселях, казалось бы, безобидных изображений, размещенных на общедоступных веб-сайтах. Чтобы прочитать их, получатель должен был загрузить изображение, перевести его в 1 и 0 двоичного кода и знать, какие измененные цифры, взятые последовательно, будут раскрывать секрет.

Стеганография, которая является одновременно искусством и наукой, отличается от более известного метода секретной связи, известного как криптография. Если криптография намеренно скрывает содержание сообщения, превращая его в путаницу текста или цифр, то стеганография скрывает тот факт, что секрет вообще существует. «Стеганография скрывает присутствие сообщения», — сказал Кристиан Кашен, ученый-компьютерщик и криптограф из Бернского университета. «Если злоумышленник сможет обнаружить скрытое сообщение, то отправитель проиграл игру».

Как и в случае с любым методом скрытой связи, проблема состоит в том, как сделать его абсолютно безопасным, то есть ни человек, ни машина-детектор не заподозрят, что сообщение скрывает секрет. Для стеганографии это долгое время было теоретической возможностью, но считалось, что ее невозможно достичь с помощью реального человеческого общения.

Появление крупных языковых моделей, таких как ChatGPT, предлагает другой путь вперед. Хотя гарантировать безопасность текста, созданного людьми, может оказаться невозможным, новое доказательство впервые показывает, как добиться идеальной безопасности стеганографии в машинно-генерируемых сообщениях — будь то текст, изображения, видео или любые другие носители. Авторы также включили набор алгоритмов для создания защищенных сообщений и работают над способами их объединения с популярными приложениями.

«Поскольку мы все чаще становимся обществом, в котором очень часто приходится взаимодействовать с моделями искусственного интеллекта, появляется все больше возможностей для кодирования секретной информации в средствах массовой информации, которые люди используют постоянно», — сказал Сэмюэл Сокота, ученый-компьютерщик из Университета Карнеги-Меллона, который участвовал в разработке новые алгоритмы.

Получите журнал Quanta Magazine на свой почтовый ящик

Кристиан Кашен установил правила совершенно безопасной стеганографии — практики сокрытия секретных сообщений внутри безобидных в остальном — и обнаружил, что это невозможно для текста, созданного человеком.

Адриан Мозер/Бернский университет

Результат исходит из мира теории информации, которая обеспечивает математическую основу для понимания всех видов коммуникации. Это абстрактная и аккуратная область, в отличие от сложной неразберихи практической стеганографии. Миры не часто пересекаются, говорит Джессика Фридрих, исследователь из Бингемтонского университета, изучающая способы сокрытия (и обнаружения) данных в цифровых медиа. Но новые алгоритмы объединяют их, удовлетворяя давним теоретическим критериям безопасности и предлагая практические приложения для сокрытия сообщений в машинно-генерируемом контенте. Новые алгоритмы могут быть использованы такими шпионами, как русские из Нью-Йорка, но они также могут помочь людям, пытающимся получить информацию в странах, где запрещены зашифрованные каналы, или из них.

Схемы стеганографии, что по-гречески означает «скрытое письмо», появились на тысячелетия раньше цифровых медиа.

Самые ранние известные примеры встречаются в «Истории» Геродота, написанной в V веке до нашей эры. В одной из историй послание написано на деревянных табличках и скрыто слоем воска, чтобы его не перехватили во время путешествия. В другом сообщении, приписываемом Энею Тактику, над определенными буквами скрыты точки невидимых чернил, которые и выражают истинное сообщение. В более радикальном примере тиранический лидер Гистией хочет незаметно сообщить стратегию своему племяннику, поэтому он бреет голову раба, вытатуирует свое послание на голове человека и ждет, пока волосы отрастут снова, прежде чем отправить гонца. По прибытии племянник бреет гонца наголо, раскрывая планы.