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Samstag, 22.09.2018
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Geheime Botschaft in Buchstaben versteckt

Computerprogramm kodiert Nachrichten durch subtile Veränderungen von Schriftzeichen

Subtile Veränderung: Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um geheime Botschaften in gewöhnlichen Text einzubetten. Dafür wird die Gestalt einzelner Schriftzeichen minimal verändert. Der Clou: Diese Anpassungen sind für das menschliche Auge so gut wie unsichtbar. Sie können jedoch von einem Computerprogramm erkannt werden, das aus diesen Informationen die verborgene Nachricht rekonstruiert.
Streng geheim: So manch eine Botschaft ist nicht für fremde Augen bestimmt.

Streng geheim: So manch eine Botschaft ist nicht für fremde Augen bestimmt.

Das Bestreben, Nachrichten vor neugierigen Blicken zu schützen, ist wohl fast so alt wie die Menschheit selbst. Nicht nur Geheimagenten haben sich dafür im Laufe der Zeit eine Reihe gewiefter Methoden einfallen lassen - von der subtilen Markierung bestimmter Buchstaben in einem Text bis hin zur Verwendung chemischer Geheimtinten. In den Perserkriegen im 5. Jahrhundert vor Christus wurden nicht für fremde Augen bestimmte Botschaften sogar auf den rasierten Schädel von Sklaven tätowiert - war ihr Haar wieder gewachsen, schickte man sie los zum Empfänger.

Heutige Geheimniskrämer nutzen noch immer dasselbe Prinzip, doch ihre Methoden sind raffinierter geworden: Sie verstecken Informationen zum Beispiel in Bild- und Audiodateien, Programmcodes oder gar in DNA oder anderen Molekülen. Eine weitere Technik, um geheime Nachrichten zu verbergen, haben nun Wissenschaftler um Chang Xiao von der Columbia University in New York entwickelt. Dabei besannen sie sich auf ein bereits sehr altes Verfahren zurück: das Verstecken von Botschaften in reinem Text.

Für das Auge unsichtbar


Für seine Methode programmierte das Team einen Algorithmus, der die Gestalt gewöhnlicher Buchstaben in einem Fließtext auf subtile Weise verändert. Das können minimale Anpassungen der Strichbreite, der Buchstabenhöhe oder der Rundungen von Serifen oder Buchstaben mit "Bäuchen" wie o, p und b sein. Anhand dieser Schriftartveränderungen können Nachrichten ver- und später wieder entschlüsselt werden.


Der Clou: Während das menschliche Auge diese Veränderungen kaum erkennen kann, gelingt einem Computer dies sehr wohl. "Die versteckte Information ist maschinell lesbar - so wie ein QR-Code unter einem Text von einem entsprechenden Programm direkt gelesen werden kann. Anders als solche Kodierungen verändert unser System aber nicht die visuelle Ästhetik des gedruckten Materials und seine Anwesenheit bleibt geheim", erklärt Xiao.

Die geheime Botschaft wird in eine Zahlenfolge umgewandelt und im Text versteckt.

Die geheime Botschaft wird in eine Zahlenfolge umgewandelt und im Text versteckt.

Ein Buchstaben- und Zahlenspiel


Um eine Nachricht in einem beliebigen Textdokument zu verbergen, wandelt das Programm der Forscher die zu versteckende Botschaft zunächst in eine Bitreihe und dann in eine Folge von ganzen Zahlen um. In einem zweiten Schritt wird jede dieser Zahlen einem Block aus fünf Buchstaben im Originaltext zugeordnet.

Diese Buchstaben werden durch in einem durchnummierten Kodierbuch festgehaltene, leicht veränderte Buchstaben in derselben Schriftart ersetzt. Die Nummern der Buchstaben ergeben dabei in der Summe die dem Block zugewiesene Zahl. Die Entschlüsselung verläuft genau umgekehrt: Das Programm scannt den Text auf veränderte Buchstaben und rekonstruiert dann mithilfe des Kodierbuchs die Zahlen und daraus schließlich die versteckte Nachricht.


Jeder subtilen Buchstabenveränderung ist im Kodierbuch eine Nummer zugeordnet.

Jeder subtilen Buchstabenveränderung ist im Kodierbuch eine Nummer zugeordnet.

Funktioniert nicht nur mit Word-Dateien


Das Besondere: Die Methode funktioniert nicht nur mit den meisten gängigen Computerschriftarten. Anders als bei ähnlichen, textbasierten Verschlüsselungsprogrammen ist es dem Team zufolge auch unwesentlich, ob der Text als digitales Word-Dokument vorliegt oder in einer Bilddatei. Selbst mit ausgedruckten Inhalten ist eine Dekodierung möglich - dafür muss man nur ein Foto von dem als Geheimnisträger genutzten Text machen.

Nicht nur in der Welt der Spionage könnte sich das neue Verfahren künftig als nützlich erweisen: "Praktisch ist unsere Anwendung zum Beispiel für Unternehmen, die ihre Dokumente vor Manipulationen schützen wollen oder für Einzelhändler und Künstler, die Metadaten in ein Dokument einbetten wollen, ohne das Layout zu verändern", sagt Mitautor Changxi Zheng. Das Team hat seine Entwicklung bereits zum Patent angemeldet und plant nun, das Programm zum Beispiel auch auf chinesische Schriftzeichen auszuweiten.
(Columbia University School of Engineering and Applied Science, 14.05.2018 - DAL)
 
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