Stéganographie : Attaques sur les marquages

Attaques sur les marquages

Il existe deux grands courants d'attaques sur les images watermarkées:

- Les attaques "déstructives" au cours desquelles on fait subir des transformations (souvent violentes) à l'image. Ces transformations ont pour but de rendre illisible le marquage. Il est intéressant de remarquer que ces attaques ne sont pas forcément voulues. En effet, sans le savoir on peut dégrader suffisement l'image pour que le tatouage soit effacé. En théorie, si le marquage est suffisement fort, il doit résister à ces transformations ou tout au moins il doit rester tant que l'image reste exploitable.

- Les attaques plus "subtiles" au cours desquelles le pirate va intentionnellement chercher à laver l'image sans l'endommager. Pour cela il va procéder par différents moyens à la recherche de la clef qui à permis de tatouer l'image (on peut alors qualifier cela de "stéganalyse"). Lorsqu'il l'aura trouvée il pourra alors lire le watermark, le changer, le supprimer etc ....Nous verrons cela en deuxième partie.

Commençons par le premier type d'attaques.
Voici une liste non exhaustive des différentes attaques possibles contre les images marquées. Ce que l'on appelle "attaque" est en fait une transformation que l'on va faire subire à l'image et qui va plus ou moins l'endommager mais qui risque d'être fatale au marquage. Comme vous pouvez vous en douter la confiance que l'on donne à un marquage dépend de sa capacitée à resister à une attaque. Commençons la liste:

Compression JPEG : Ceci est un mode de compression très en vogue (surtout depuis l'avénement de l'internet). L'avantage de cette méthode se situe dans les taux de compression important que l'on peut obtenir, mais son désavantage se situe lui dans le fait qu'il s'agit d'une compression déstructive. En effet plus l'on compresse l'image plus des défauts apparaissent. Pour comprendre le pourquoi de ces défauts il faut se pencher rapidement sur le principe de compression JPEG (qui se rapproche assez du format de compression MP3 pour le son). On découpe d'abord l'image en blocs carrés de 8 pixels sur 8 pixels. On effectue ensuite une Transformée de Fourier en 2 dimensions du bloc. Ensuite, applique un filtre passe bas (c'est à dire que l'on enlève les hautes fréquences), et c'est la que l'on choisit le taux de compression. Plus celui ci va être élevé, plus l'on va supprimer une gamme de fréquences importantes et plus l'image va être dégradée. Ex:


Originale		Compressée

On applique ensuite une compression conservative. Vue l'importance de ce système de compression, tout bon algorithme de marquage doit pouvoir lui résister au moins dans les faibles taux de compression.

Les transformations géométriques :
- Symétrie horizontale : Certaines images peuvent être "flipper" sans perdre de leur sens (par exemple un paysage). Bien qu'il ne s'applique qu'à peu d'images, lorsqu'il se produit, très peu de marquages lui survivent. Ce serait une grave erreur de penser que l'on ne peut pas appliquer ce genre d'attaque à un film. En effet, essayez vous même de regarder un film qui a subit cette transformation, et vous ne vous apercevrez de rien du tout (sauf dans les scènes ou de l'écriture intervient).


Originale		Symétrie

- Rotation : C'est une transformation qui est très utilisée après avoir scanné une image. Elle sert à réaligner des images (avec des petits angles) et peut être fatale à certains types de marquages.

- Le recadrement : Dans certains cas, les personnes ne sont interessées que par un morceau de l'image (par exemple le centre). Elle recadre (en anglais "crop") alors l'image, ce qui peut détruire le marquage.


Originale		Recadrée

- Changement d'échelle : Ce genre de transformations peuvent être séparées en deux groupes : les transformations uniformes (pour lesquelles on conserve les proportions, l'échelle en X varie comme l'échelle en Y) et bien sûr les transformations non uniformes (où l'échelle en X ne varie pas comme l'échelle en Y).


Uniforme		Non Uniforme

- Transformations géométriques: On se contente de faire un mélange de rotations, changements d'échelles non uniformes.

- Transformations géométriques aléatoires (StirMark) : Nous détaillerons cela plus tard...

- Filtres passe-bas : Encore une fois, on utilise la transformée de Fourier pour travailler dans l'espace des fréquences de l'image et dans on ne laisse alors passer que les basses fréquences. En fait, dans des termes un peu plus mathématiques, il ne s'agit ni plus ni moins que d'un produit de convolution du signal (ici l'image) avec une fonction passe bas (dont la transformée de Fourier est une Gaussienne, une fonction porte etc .... ).

- Accentuation des contours : Ou encore appellé filtre "passe-haut" (car il supprime les basses fréquences), ou "Sharpen". Il s'agit de l'inverse du filtre passe-bas (encore appellé "Blur"). L'intêret d'une telle attaque est assez faible, sachant que l'on conserve le bruit (et les forts gradients de l'image), et que c'est souvent à ce niveau la que se situe le tatouage (car c'est dans ces zones ou l'on cache de préference de l'information).

- Attaque par Mosaique: Il s'agit ici d'utiliser le "crop" d'une façon beaucoup plus violente et qui se prête assez bien aux pages HTML. Il suffit de decouper l'image en autant de morceaux que l'on désire (plus il y a de morceaux plus l'attaque à des chances d'aboutir), puis de recoller cette image au moment de l'affichage en créant par exemple en HTML un tableau dont chacune des cellules contiendra un morceau de l'image. Cette attaque est très peu appliquable en pratique, et heureusement car elle est d'une rare efficacité si l'on se donne les moyens de bien découper l'image.