پنهان‌نگاری دانش و هنری است که به تبادل محرمانۀ پیام و امکان انتقال اطلاعات مخفی شده، به شرطی که مورد توجه یا بازیابی قرار نگیرد، می‌پردازد. این دانش یا فن در جنگ‌ها به کار می‌رود و یکی از رایج‌ترین روش‌ها در جنگ اطلاعاتی است که در حوزۀ «پدافند غیرعامل» هم مورد بررسی قرار می‌گیرد. 

ریشۀ لغوی پنهان‌نگاری

معادل  پنهان‌نگاری در انگلیسی «Steganography» است که خود ریشۀ یونانی دارد. این کلمه از ریشۀ «στεγανός» است که در یونانی باستان به معنی سقف یا پوشش بوده است.  

تاریخ استفاده از روش پنهان‌نگاری

فن پنهان‌نگاری از هزاران سال پیش توسط گروه‌های مختلف به کار گرفته می‌شده است. یکی از قدیمی‌ترین موارد ثبت شده مربوط به قرن پنجم و ششم قبل از میلاد است. هیستیائوس (Histiaeus) حاکم یونانی میلتوس که بعد از شورش علیه هخامنشیان توسط داریوش سرکوب و زندانی شده بود، در زندان سر یکی از بردگانش را تراشید و نقشی را روی پوست سرش خالکوبی کرد و بعد از رشد موهای برده او را به بیرون فرستاد تا او پیغامی مخفی را به دوستان هیستیائوس در بیرون زندان انتقال دهد.

روش پنهان‌نگاری در تاریخ جنگ‌ها به وفور دیده و ثبت شده است. با این حال، این روش در جنگ‌های نوین، به خصوص در جنگ‎های اطلاعاتی و رسانه‌ای بیشتر دیده می‌شود. 

تفاوت پنهان‌نگاری و رمزنگاری

میان پنهان‌نگاری (Steganography) و رمزنگاری (cryptography) تفاوت عمیقی وجود دارد. رمزنگاری به معنی تغییر ترتیب داده‌ها و استفاده از کلیدهای مخفی برای «رمزگشایی» آن است این در حالی است که هدف اصلی پنهان‌نگاری «مخفی‌کاری» است. به طور کلی هدف رمزنگاری حفظ حریم خصوصی می باشد اما هدف اصلی پنهان‌نگاری فریب دشمن است.

به عبارت دیگر، وقتی شما داده‌ای را رمزنگاری می‌کنید دشمن می‌تواند آن را مشاهده کند اما نمی‌تواند آن را رمزگشایی کند ، اما هدف پنهان‌نگاری این است که اصلا کسی متوجه نشود پیامی رد و بدل می‌شود که بخواهد آن را رمزگشایی کند.

حمله به پنهان‌نگاری

به فرآیند آنالیز یک صوت، تصویر یا متن برای استخراج پیام مخفی در آن «حمله به پنهان‌نگاری» یا «پنهان‌شکافی» می‌گویند. 

روش کشف پیام مخفی در یک رسانه به دو روش فعال و غیرفعال صورت می‌گیرد. روش غیرفعال به دنبال «فهمیدن» پیام مخفی در یک متن یا تصویر یا صوت و ویدئو است. روش فعال به دنبال استخراج و «تغییر» پیام متن یا تصویر و ... است.

بسترهای چهارگانۀ پنهان‌نگاری

بسترهای پنهان‌نگاری متفاوت هستند. متن، تصویر، صوت و فیلم اصلی‌ترین بسترها برای پنهان‌نگاری به شمار می‌آیند.

متن

در روش متنی، پنهان‌نگار متن را به نحوی تغییر می‌دهد که ظاهر متن عوض نشود. برای مثال، روش پروتکل تغییر مکان خطوط از جمله روش‌های پنهان‌نگاری متنی است. همچنین،  ایجاد فاصله میان حروف یک روش معروف در پنهان‌نگاری متن است. برای مثال، ایجاد یک فاصله 1 و ایجاد دو فاصله 0 تلقی می‌شود. بدین طریق، می‌توان الگوریتمی خاص به وجود آورد و پیامی را از دل یک متن بیرون آورد.

صوت

این روش حاصل ادغام سیگنال پیام در سیگنال صوت است، به نحوی که موجب نویز شدید و آشکار نشود. همچنین، فشرده‌سازی صوت توسط الگوریتم‌ها و برنامه‌های مخصوص فشرده‌سازی از جمله مصادیق پنهان‌نگاری صوتی است.

ویدئو

این روش که دقیق‌تر و مدرن‌تر از دو روش بالا است معمولا از ترکیب صدا و تصویر و یا ترکیب چند تصویر حاصل می‌شود. در این روش، تصویر و صدا به نحوی ترکیب می‌شوند که پیامی مخفی در ویدئو گنجانده شود. این روش به دلیل دامنۀ ذخیره‌سازی بالا و احتمال کمتر کشف دادۀ نهان در ویدئو بسیار پرکاربرد است.

تصویر

در این روش تصویر به نحوی تغییر می‌کند که این تغییر منجر به عوض شدن واضح و آشکار عکس یا تصویر نشود. 

پنهان‌نگاری تصویری

به چند روش می‌توان پیام مخفی را در تصویر گنجاند. یکی از پرکاربردترین روش‌ها «پنهان‌نگاری در دامنۀ تصویر» (Image domain) است. این روش نیز خود به چند فن تقسیم می‌شود. پنهان‌نگاری مبتنی بر کم ارزش‌ترین بیت (Least Significant bit – LSb) یکی از پرکاربردترین فنون به کارگرفته شده در پنهان‌نگاری تصویری است. کم ارزش‌ترین بیت به بیت دارای کمترین ارزش در «نمایش باینری اعداد» گفته می‌شود. در این روش، تغییری بسیار کم در کم‌ارزش‌ترین بیت هر مولفه ایجاد شود، به نحوی که این تغییر با چشم یا حس انسان قابل درک نباشد. 

روش دیگر مبتنی بر «کم‌ارزش‌ترین بیت و جعبۀ رنگ» است. این روش امنیت کمتری از روش بالا دارد. علت این مساله محدودیت و متمایز بودن رنگ‌های موجود در جعبۀ رنگ‌ است که سبب تغییر بیت آخر از یک پیکسل و به تبع آن، رفتن به خانه‌ای دیگر در جعبۀ رنگ و تغییر شدید رنگ شود و همین امر، باعث می‌شود تا پنهان‌نگاری در این روش از حملات چشمی و کشف توسط حواس در امان نماند.

روش دیگر «پنهان‌نگاری در دامنۀ تبدیل» است. در این روش اطلاعات را در یک تصویر با فشرده‌سازی مخفی می‌کنند. فرمت JPEG فرمتی برای تصاویر است که در روش فشرده‌سازی یا پنهان‌نگاری در دامنۀ تبدیل به کار می‌رود. به دو صورت می‌توان « JPEG» را فشرده‌سازی کرد: الف. با اتلاف ب. بدون اتلاف. یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های JPEG این است که به طراح اجازه می‌دهد مقدار فشرده‌سازی را به میزان لازم تنظیم کند. این کار نتیجۀ بهتری در مورد کیفیت و اندازۀ مناسب به دست می‌دهد.

به طور کلی استفاده از نوع فایل می‌تواند در میزان موفقیت پنهان‌نگاری تاثیر داشته باشد. برای مثال، فرمت‌های فشرده نشده‌ای مانند BMP، فضای زیادی برای پنهان‌نگاری فراهم می‌کنند، هر چند باید در نظر داشت که استفاده از این فرمت‌ها به دلیل حجم اطلاعات زائد بالای آن‌ها شک ‌برانگیز است.