¿Sabes qué es la esteganografía? Cualquiera que siga las creaciones de Leonardo da Vinci y haya visto o leído el libro de Dan Brown "El Código Da Vinci" quedará impresionado por las creaciones de este genio del pasado. Sus inventos trascendieron la tecnología, utilizando la mecánica, la física, la química, la biología y otros recursos materiales, pero también en sus obras de arte y creaciones que involucraron inteligencia y secretos.
Nota: Artículo publicado en la revista Mecatrónica Joven de Enero de 2024. - ART5442
Da Vinci escribía sus textos al revés para que nadie pudiera entenderlos. Y nadie sabía que para leerlos bastaba con utilizar un espejo. La imagen reflejada invertía el texto, haciéndolo legible.
En la figura 2 mostraste un texto que escribí al revés y que sólo se puede leer en el espejo.
Coloque un espejo como se muestra en la figura 3 e “invertirá el texto” leyendo lo que está escrito.
Da Vinci era lo que se llama ambidiestro, lo que significa que escribía con ambas manos y podía hacerlo invirtiendo el texto. Como muestra la imagen, yo también soy ambidiestro y puedo dibujar a Eltrón y escribir con ambas manos a la vez, textos invertidos. Hice esto con mis alumnos en la pizarra, invirtiendo las imágenes.
Otra figura histórica que hizo algo similar fue el físico cuántico Dirac. Sus alumnos y quienes lo conocieron dicen que era un personaje "loco" con ideas extravagantes.
Escribía sus textos de la forma habitual, pero saltando una línea y luego completando las líneas que faltaban insertándose en el texto, ¡pero escribiendo al revés! ¿Quién podía leerlas? Era una idea interesante.
El texto de la figura 5 da una idea de lo que hizo. Para leer, coloque un espejo cerca y alterne entre los números normales de la izquierda y los números invertidos en el espejo de la derecha.
Fue él quien también creó una anotación completamente diferente para describir los fenómenos cuánticos. Pero este arte de escribir mensajes ocultos tiene un nombre y es de lo que vamos a hablar un poco ahora, con la posibilidad de utilizar mucha tecnología en esto e incluso vamos a dar un desafío a nuestros seguidores que leen esta revista y los canales de Mecatrónica Joven y del Instituto Newton C. Braga, así como nuestro sitio web (vea links al final del artículo).
El arte de escribir mensajes o datos ocultos que nadie puede conocer sin una clave se denomina criptografía. Hoy en día, se utiliza ampliamente al transmitir datos confidenciales por internet, por ejemplo, al realizar transacciones bancarias o enviar datos de documentos.
Pero hay algo más que considerar. Cuando interceptamos un mensaje cifrado, sabemos que contiene información que no podemos ver porque requiere una clave, pero hay algo más interesante. Podemos transmitir un mensaje secreto incrustado en un mensaje común de modo que el destinatario sólo vea el mensaje común y ni siquiera sospeche que contiene algo más, a menos que esté informado de ello y tenga los medios para extraerlo.
Esta técnica se llama esteganografía y es lo que discutiremos en este artículo y que permitirá a los lectores inventar sistemas secretos para enviar mensajes.
¿Qué es la esteganografía?
La esteganografía es el arte o la ciencia de escribir mensajes ocultos de forma que nadie sepa de su existencia. Se diferencia de la criptografía en que se sabe que el mensaje existe, pero nadie sabe cómo descifrarlo. El texto codificado, como el producido por la famosa máquina Enigma, es un texto cifrado. Sin embargo, un micropunto en un mensaje cuya existencia se desconoce es un mensaje esteganográfico. Un texto “escrito al revés”, como lo hacía Leonardo da Vinci, de modo que sólo pueda leerse con ayuda de un espejo, es un ejemplo de criptografía.
La palabra "esteganografía" se atribuye a Johannes Trithemius, escribiendo como título "steganographia", un libro en el que el autor trataba estas técnicas como "magia negra".
El lector no debe confundir la esteganografía con la taquigrafía, que es la técnica de escritura de forma rápida y abreviada, a menudo utilizada por las secretarias (no electrónicas) que, antes de la llegada de la grabadora, debían anotar todo lo que ocurría en una reunión o incluso las cartas dictadas por sus jefes.
Para obtener un texto esteganográfico, es común cifrarlo primero, es decir, someterlo a un procesamiento que lo hace ilegible. Posteriormente, se modifica para que su presencia sea invisible, obteniendo así este texto. Un ejemplo interesante de esteganografía se remonta a la época de la antigua Grecia. En aquella época, las tablillas con textos secretos se cubrían de cera para ocultar el mensaje. Bastaba con derretir o retirar la cera para que fuera legible.
Heródoto da otro ejemplo. Ante una invasión persa, un general debía ser advertido, pero en secreto. El rey mandó rapar la cabeza de un esclavo, donde escribió el mensaje. Esperó a que le creciera el pelo y envió al esclavo a buscar al general con la simple orden de raparse la cabeza. Si caía en manos enemigas, el esclavo no sabría qué contenía el mensaje (ni él mismo, porque no podía leer lo que pasaba por su cabeza), y a los enemigos, sin duda, no se les ocurriría buscarlo allí.
Eltrón también creó su propia forma de registrar el código. Utilizó su pelo para registrar la contraseña de su puerta principal, que siempre olvida. Creó un corte de pelo especial "codificado en BCD" (Binary Coded Decimal o Decimal Codificado en Binario).
Para leer, cuando olvida la contraseña, pone el celular en posición selfie y la lectura la hace el software que creó, un lector de HCode (Hair Code) que realiza conversión directa. Quiere patentar su idea.
Obviamente, en nuestra época, cuando los mensajes deben enviarse con rapidez, esta técnica no funcionará. Sin embargo, existen algunas variantes muy interesantes de la tecnología de esteganografía que podrían estar en utilizo actualmente. Un ejemplo moderno lo encontramos en los archivos que circulan por Internet y que pueden ocultar mensajes secretos de una forma sumamente interesante.
Partiendo de que las imágenes digitales están formadas por conjuntos de bits que representan el porcentaje en que está presente cada color, podemos utilizar esto de una forma muy interesante, como encontramos en documentación en Internet.
Una imagen en bitmap, por ejemplo, utiliza 24 bits para representar el color de cada píxel. Con 8 bits, tenemos 256 niveles de colores primarios, más que suficientes para combinarlos y obtener millones de combinaciones de colores finales. Si reducimos esta cantidad a la mitad, nuestra visión probablemente no notará mucha diferencia. Esto significa que podemos utilizar, por ejemplo, los dos últimos bits de la proporción en la que cada color entra en cada punto de una imagen de bitmap para incrustar un mensaje o imagen secreta.
Con dos bits por cada punto de color, tenemos 6 bits, lo cual es más que suficiente para incrustar una imagen, caracteres y números, además de señales gráficas. Para dar al lector una idea del potencial en que esto ocurre, encontramos en Wikipedia un ejemplo interesante de estenografia realizada con una imagen de bitmap, utilizando 2 bits de cada componente de color.
La imagen original enviada se muestra en la figura 8.
Al eliminar los dos últimos bits de cada componente de color del archivo de bitmap de esta imagen, se obtiene una imagen casi negra.
Sin embargo, aumentando el brillo de esta imagen 85 veces, obtenemos la imagen que se muestra en la figura 9.
Cuanto mayor sea el número de bits utilizados en la transmisión de una imagen, más fácil será ocultar un mensaje o una segunda imagen, sin que se note y con posibilidad de obtener mayor capacidad de ocultación del mensaje secreto.
Por este motivo, las imágenes digitales disponibles en Internet son un “plato lleno” para individuos maliciosos que desean enviar mensajes secretos de forma prácticamente indetectable.
Se especula que el propio Bin Laden (un peligroso terrorista) utilizó esta técnica para enviar órdenes a sus subordinados de forma sencilla, aunque esto no se ha demostrado. Bastaba con aplicar una sencilla técnica de extracción a la imagen disponible para revelar de inmediato el mensaje o la imagen esteganográfica.
El aspecto más grave de esta técnica es que la inserción de información secreta en una imagen normal la hace prácticamente indetectable. Prácticamente no hay alteración visible en la imagen transmitida que pueda llevar a un posible interceptor a sospechar algo, como vimos en las imágenes de ejemplo.
En la transmisión de imágenes digitales con compresión JPEG o MPEG, es posible incluir fácilmente mensajes estenográficos secretos. Al transmitir imágenes en forma comprimida, es habitual introducir ruido para sustituir cierta cantidad de redundancia (abordamos este tema en una serie de artículos que escribimos sobre TV Digital, que pronto estarán en el sitio web).
Este ruido, en el caso de la televisión digital y las imágenes comprimidas (que pueden enviarse a teléfonos móviles), consiste en un conjunto de bits aleatorios. Sin embargo, nada impide que sean reemplazados por una secuencia no aleatoria que contiene un mensaje secreto.
Solo el receptor que conoce este contenido puede aplicar el algoritmo para extraerlo. ¡Los demás ni siquiera tendrán ni idea de que el mensaje existe! Para ellos, si acceden a esos bits adicionales, los interpretarán como ruido. Una posibilidad para el futuro (o ahora) es que se puedan utilizar algoritmos de inteligencia artificial para crear mensajes indescifrables colocados en archivos de texto, imágenes o incluso sonidos comunes, o que puedan detectar esto.
En una grabación de audio, los sonidos de nivel inferior codificados a una frecuencia de muestreo muy baja, pueden contener mensajes secretos.
Por ejemplo, puedes mezclar un mensaje extendido en un sonido normal, y luego comprimir el sonido, llevando la grabación principal al rango ultrasónico y así desaparecer de la reproducción, ya que no podemos escucharlo, el mensaje oculto aparece de forma normal.
En el pasado, durante la guerra, para que un mensaje no fuera interceptable, por ejemplo, un mensaje de 5 minutos se grababa en cinta magnética en tan solo 10 segundos y se transmitía. El enemigo no tenía tiempo para interceptar, pero el receptor podía grabarlo. La grabación ininteligible que apareció con el mensaje muy rápido fue luego reproducida a una velocidad 30 veces más lenta y el mensaje pudo escucharse normalmente.
Conclusión:
¿Y usted? ¿Sabe cómo enviar o recibir mensajes secretos? ¿Sabe cómo descifrarlos? A continuación, le proponemos un interesante proyecto práctico con una clave de código y un reto para que descifre el código que la desbloquea.
