情報セキュリティにおけるテキストステガノグラフィとは？仕組みと3つの主要手法を徹底解説

テキストステガノグラフィ（Text Steganography）とは、秘密のテキストメッセージを別のテキスト（カバーメッセージ）の中に隠したり、元の秘密メッセージに関連付けられたカバーメッセージを作成したりする情報隠蔽技術のことです。

その手法は多岐にわたり、既存テキストの書式を変更するものから、文中の単語を置き換えるもの、さらにはランダムな文字列を生成したり、文脈自由文法（CFG）を活用して自然に読める文章を作り出したりするものまで含まれます。

テキストステガノグラフィが最も難しいとされる理由

テキストステガノグラフィは、ステガノグラフィの中でも最も困難な手法だと考えられています。その理由は、画像・音声・動画ファイルに存在するような冗長データがテキストにはほとんどないためです。

テキスト文書の場合、文書の構造は人間が認識できる内容とほぼ一致しています。一方、画像をはじめとする他の種類のドキュメントでは、文書の構造そのものが認識される内容とは異なるため、出力に目立った変化をもたらすことなく、構造上の微細な変化を利用して情報を隠すことが可能です。

画像や音声ファイルであれば、人間の知覚では検出できないレベルの変更を加えられます。しかしテキストファイルでは、わずか1文字の追加や句読点の挿入でさえ、何気なく読んでいる読者に気づかれてしまう可能性があります。

それでもなお、テキストファイルは必要なメモリ容量が少なく、通信も高速かつシンプルであるため、他のステガノグラフィ手法よりも選ばれることが多いのです。

テキストステガノグラフィの3つの分類

テキストステガノグラフィは、一般的に以下の3つのタイプに分類されます。

1. フォーマットベースの手法

フォーマットベースの手法は、データを隠すためにテキストの書式を物理的に変更する方法です。しかし、この方法には固有の弱点があります。ステゴファイルをワープロソフトで開くと、スペルミスや余分な空白が検出されてしまうのです。

また、フォントサイズの変更は人間の読者に疑念を抱かせる要因となります。さらに、元の平文が入手可能な場合、その平文と疑わしいステゴテキストを比較されると、改ざんされた箇所が非常に明白になってしまいます。

2. ランダム・統計的生成

ランダム・統計的生成では、既知の平文との照合を防ぐため、ステガノグラファーは独自のカバーテキストを作成します。一つ目の方法は、ランダムに見える文字列の中にデータを隠すというものです。

もう一つの方法では、単語の長さや文字の出現頻度といった統計的特性を利用して、対象言語における実際の単語と類似した統計的性質を持つ単語を生成します。

3. 言語学的ステガノグラフィ

言語学的ステガノグラフィは、生成・変更されたテキストの言語的特性を重視し、場合によっては言語的な仕組みそのものをメッセージの隠蔽場所として利用します。

例えば、文脈自由文法（CFG）は木構造を生成でき、この木構造を使ってビットを隠せます。具体的には、左の分岐を「0」、右の分岐を「1」に対応させる方法です。

また、GNF（グライバッハ標準形）の文法を利用し、生成規則における最初の選択肢をビット0、2番目の選択肢をビット1として定義する方法もあります。

ただし、これらの方法にはいくつかの欠点があります。第一に、小さな文法を使用すると、同じテキスト表現が何度も繰り返されやすくなる点です。

第二に、生成されたテキストは文法的には完璧であっても、意味的な一貫性に欠けるという問題があります。その結果、互いに無関係な文が羅列された不自然な文章になってしまうのです。