Steganografi, mesajı gömme yoluyla bilgiyi saklama sanatı ve bilimidir. Yunanca «steganos» kelimesinden gelmektedir. Bir nesnenin içerisine bir verinin gizlenmesi olarak da tanımlanabilir.
Steganografi, Dilbilim Steganografi ve Teknik Steganografi olmak üzere kendi içerisinde ikiye ayrılmaktadır. Teknik steganografi microdot'lar ve bilgisayar tabanlı yöntemler gibi başlıklar altında toplanabilmektedir. Bilgisayar tabanlı yöntemler metin, ses, görüntü, resim,video dosyalarını kullanarak veri gizleme yöntemleridir.
Bu projede yaptığımız çalışma bir resim içerisine yazı içeriği gömmek ve bunu yaparken resmin gözle görülür bir şekilde değişmesini engellemektir.
Resim içeriğinin gözle görülür bir miktarda değişmemesi sebebiyle yapılan işlerin bit derinliğinde olduğunu söyleyebiliriz.
Binary = 2'li sayı sistemidir. 0 ve 1 kullanılarak ifade edilir.
Bit = Bit'lerin yalnızca iki olası değeri vardır: 0 ve 1. Bu nedenle, bir ikili sayı sadec 0 ve 1’lerden oluşur.
Byte = 8 bitlik dizilim boyunca 1 veya 0 değerlerinden oluşan ölçü birimidir.
Yazı içeriği gömmek ve bunu yaparken resmin gözle görülür bir şekilde değişmesini engellerken RGB denilen
red, green, blue renklerinin sayısal değerleri ile hesap yaparız.
1 resim içerisinde binlerce veya milyonlarca pixel bulunmaktadır. Örnek olarak 300x500 lük bir resim içeriği yatayda 300, dikeyde 500 birim olarak toplamda 150000 pixelden oluşur.
Her bir pixel ise kendi içinde red, green ve blue değerlerine sahiptir. Bu değerler genellikle 0-255 arası değerlerdir. Örnek olarak bir pixel:
red: 255
green: 2
blue: 100
şeklinde olmaktadır.
Diğer önemli bir type string'dir. String yapı olarak primitive bir type değildir ve bir primitive type olan char lardan oluşur.
1 char = 1 byte
Projede temel olarak 3 farklı fonksiyon kullanılmaktadır. Bunlar
- Convert To Binary
- Encode the image with secret data
- Decode the image
Verilen data yı 8-bit binary'ye çevirir. Bu sayede yazıdaki bir char ve resimdeki RGB değerleri aynı formatta olduğundan birlikte işlem yapılabilmektedir.
Örneğin, supremepanda = 01110011 01110101 01110000 01110010 01100101 01101101 01100101 01110000 01100001 01101110 01100100 01100001
222 = 11011110
Binary çevirme kodu:
def convert_to_binary(data):
if isinstance(data, str):
return ''.join([ format(ord(i), "08b") for i in data ])
elif isinstance(data, bytes) or isinstance(data, np.ndarray):
return [ format(i, "08b") for i in data ]
elif isinstance(data, int) or isinstance(data, np.uint8):
return format(data, "08b")
else:
raise TypeError("Type not supported.")
Resim üzerinde yapılan encode işleminin temelde iki önemli koşulu vardır. Bunlar:
- Resim içeriğini bozmamak
- Veriyi düzgün bir şekilde kayıt edebilmek
Saklanacak olan verimize onun bittiğine dair bir işaret koyulması gereklidir. Bunun sebebi ise decode işlemini yaparken, secret_key olmazsa verinin nerede sonlanacağını anlamamız mümkün olmayacaktır. Daha sonra, resmin boyutu ve embed edilecek verinin boyutu arasında karşılaştırma yapılması gerekmektedir. Bunun sebebi ise eğer embed yapacağımız yazının resimden daha büyük olması durumunda yazıyı saklamanın mümkün olmamasıdır.
image = cv2.imread(image_path)
try:
byte_count = image.shape[0] * image.shape[1] * 3 // 8
except AttributeError:
return {"status": False, "data": "Image is not valid."}
secret_data += secret_key
if len(secret_data) > byte_count:
return {"status": False, "data": "Insufficient bytes, Data to be added should have less size, or image should have more size"}
Bundan sonra secret_data nın binary formatına çevirilmesi ile aksiyona başlanıyor.
binary_secret_data = convert_to_binary(secret_data)
Secret data binary formatına çevirildikten sonra artık elimizde resmin içerisine gizlenecek verinin yazılması gerekiyor. Bu amaçla bir resmin içerisindeki her bir pixeli satırlar halinde dizilmiş şekilde düşünmemiz, her bir pikselin de RGB değere sahip olduğunu bilmeliyiz.
Veri gizlemedeki temel ve en önemli mantık, veriyi gözle görülür bir biçimde bozmamak ve veriyi belirli bir kural çerçevesinde pixellere yerleştirmektir.
Yapılan yöntem ise; her bir red, green ve blue değerlerine sırayla uygulanıyor.
Örneğin: red değerimiz decimal olarak 255 olsun. 255 nin 8-bit binary karşılığı 11111111. Bizim gizlemek istediğimiz verimizin ilk biti ise 0 olsun. Yeni red değerimiz 11111110 olacaktır. Bu işlem saklayacağımız veri tükenene kadar devam eder.
secret_data_index = 0
data_len = len(binary_secret_data)
for row in image:
for pixel in row:
color_index = 0
red, green, blue = convert_to_binary(pixel)
for color in [red, green, blue]:
if secret_data_index >= data_len:
break
pixel[color_index] = int(color[:-1] + binary_secret_data[secret_data_index], 2)
secret_data_index += 1
color_index += 1
Decode etme işlemi ile resmimize gizlediğimiz yazı içeriğini gün yüzüne çıkartabilmekteyiz. Decode yapabilmek için nasıl encode edildiğinin bilinmesi gerekir. Bizim encode uygulamamızda pixellerdeki RGB değerlerin son bitine veri gizleme yolunu kullanmıştık. En sonuna da secret_key kullanarak bittiğini göstermiştik. Bu aşamada yapılacak olan bu kurala göre basit bir arama algoritması kurmaktır.
Öncelikle secret datamızı en son bitlerde aradığımız için resmin bütün bitlerini elimizde topluyoruz.
for row in image:
for pixel in row:
red, green, blue = convert_to_binary(pixel)
binary_secret_data += red[-1]
binary_secret_data += green[-1]
binary_secret_data += blue[-1]
Daha sonra elimizde binary cinsinden datayı 8-bit şeklinde split etmemiz gerekiyor. Bunun sebebi split edilen her 8 bitlik byte bir karakter edecek, ve o karakterler bizim gizli verimizin parçaları olacaktır.
all_bytes = [ binary_secret_data[i: i+8] for i in range(0, len(binary_secret_data), 8) ]
decoded_data = ""
for byte in all_bytes:
decoded_data += chr(int(byte, 2))
if decoded_data[-len(secret_key):] == secret_key:
break
return decoded_data[:-len(secret_key)]
Steganografi’yi gerçekleştirebilmek için öncelikle yazıyı char’a ve resmi RGB formatına çeviririz. Bu sayede birlikte işlem yapabiliriz. Daha sonra encode işlemini gerçekleştirerek resmin içeriğini koruyup, verinin kayıt olmasını sağlarız. Saklanacak verimizin sonuna bir ‘secret key’ vererek gömeceğimiz verinin nerede son bulacağını kararlaştırmış oluruz. Daha sonra resmin boyutu ve embed edilecek verinin boyutunu karşılaştırıp yazının gömülebileceğinden emin oluruz. Decode işleminde ise resmin içine gömdüğümüz veriyi tekrar görüntüleyebilmeyi sağlarız.