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JBIG2

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

JBIG2 ist ein Verfahren zur Bildkompression von Binärbildern für sowohl verlustfreie als auch verlustbehaftete Kompression. JBIG2 wurde von der „Joint Bi-level Image Experts Group“<ref>Official JBIG Homepage</ref> entwickelt und wurde im Jahre 2000 als internationaler Standard ITU T.88 und 2001 als ISO/IEC 14492 veröffentlicht. Es ist eine Weiterentwicklung von JBIG.

Funktionsweise

Obwohl der JBIG2-Standard sich nur auf die Decodierung bezieht, wird vom Encoder erwartet, dass die Seiten der Eingabedokumente in drei Typen von Regionen eingeteilt werden: Text, Grafik und generische Regionen. Letztere enthalten Objekte, die sich weder als Text noch als Bild klassifizieren lassen, zum Beispiel Linien oder Rauschen.

Eine Textregion besteht aus einer Anzahl von Symbolen, die auf einem Hintergrund platziert werden. Typischerweise entspricht ein Symbol einem Zeichen (z. B. Buchstaben), das in einem Text vorkommt. Die Symbole werden in einem Symbolwörterbuch gespeichert und können durch Angabe ihrer Indizes wiederverwendet werden. Die Speicherung im Wörterbuch erfolgt entweder als codierte Bitmap oder als Verfeinerung eines anderen Wörterbucheintrags, wobei lediglich die Differenz zur Vorlage gespeichert wird. Bei der verlustbehafteten Komprimierung verweisen auch geringfügig unterschiedliche Symbole auf denselben Symbolwörterbucheintrag.

Rastergrafiken werden durch Rekonstruktion von Graustufenbildern komprimiert und häufig auftretende Muster werden in einer Bibliothek gespeichert. Verlustfreie und verlustbehaftete Kodierung werden wie bei Textregionen gehandhabt.

Die vom Encoder festgelegten Regionen müssen nicht disjunkt sein. Mögliche Überlappungsflächen werden mittels anzugebender Verknüpfungsoperatoren (OR, AND, XOR, XNOR oder REPLACE) verrechnet.

JBIG2-Dateien sind in Segmente unterteilt. Eine Dokumentenseite besteht beispielsweise aus einem Seiteninformationssegment, einem Symbolwörterbuchsegment, einem Textregionssegment, einem Musterwörterbuchsegment, einem Halbtonregionssegment und einem End-of-Page-Segment. Die Wörterbuchsegmente enthalten Rastergrafiken, die von den Regionssegmenten referenziert werden. Weil Symbole und Muster unterschiedlicher Seiten sich auf das gleiche Wörterbuchsegment beziehen können, findet eine seitenübergreifende Komprimierung statt. Segmente sind eindeutig nummeriert und bestehen aus einem Segmentkopf, einem Datenkopf und Daten. Der Segmentkopf enthält die Segmentnummer (wenn andere Segmente im Datenteil referenziert werden, auch deren Segmentnummern) und die Nummer der Seite, auf der die decodierte Grafik platziert werden soll (bei globalen Segmenten den Wert 0).

Kompressionsverfahren
Zur Kompression werden drei unterschiedliche Verfahren verwendet:

Verwendung

JBIG2 Daten können als eigenständige Dateien oder eingebettet in andere Dateiformate wie beispielsweise PDF (ab Version 1.4) vorkommen.

Quelloffene Dekoder für JBIG2 sind jbig2dec<ref>jbig2dec Homepage</ref> (geschrieben in C) und Apache PDFBox jbig2-imageio<ref>jbig2-imageio Plugin für Java’s Image I/O</ref> (geschrieben in Java).

Nachteile

Im Abschnitt Funktionsweise wurde bereits ausgeführt, dass bei der verlustbehafteten Komprimierung mit JBIG2 auch nicht identische Symbole, die allerdings eine gewisse optische Ähnlichkeit zueinander aufweisen (z.B. die Ziffern 6 und 8), auf denselben Symbolwörterbucheintrag verweisen können. Mit diesem Phänomen ist insbesondere bei kleinen Zeichen, geringer Qualität des zu scannenden Dokumentes oder niedrig gewählter dpi-Auflösung des angefertigten Scans zu rechnen, denn unter diesen Voraussetzungen begünstigt verlustbehaftete Komprimierung die optische Ähnlichkeit nicht identischer Symbole.

Durch Referenzierung nicht identischer Symbole mit demselben Symbolwörterbucheintrag kann es folglich zu Verfälschung betreffender Symbole des Dokumentes wie z.B. einzelner Buchstaben oder Ziffern kommen. Aufgrund der vorgenannten Voraussetzungen ist diese fehlerhafte Abbildung im Gegensatz zu visuell meist viel deutlicher wahrnehbareren Fehlern anderer Kompressionsverfahren visuell sehr schwer zu erkennen. Aufgrund dessen kam es 2013 zum Vorfall der Vertauschung von Zeichen bei Scankopiereren (siehe unten).

Obwohl nur die verlustbehaftete JBIG2-Variante von diesem gefährlichen Effekt betroffen ist, hat das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) am 16. März 2015 jedes Bildkompressionsverfahren mit Symbolkodierung – dazu gehört insbesondere die JBIG2-Kompression – als ungeeignet für das rechtssichere ersetzende Scannen eingestuft.<ref>{{#if:2017-06-03|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:https://web.archive.org/web/20170603213610/https://www.bsi.bund.de/DE/Publikationen/TechnischeRichtlinien/tr03138/index_htm.html%7C{{#if:BSI Technische Richtlinie 03138 Ersetzendes Scannen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://web.archive.org/web/20170603213610/https://www.bsi.bund.de/DE/Publikationen/TechnischeRichtlinien/tr03138/index_htm.html}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=BSI Technische Richtlinie 03138 Ersetzendes Scannen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:Kürzel: BSI TR 03138 RESISCAN, Version 1.1| Kürzel: BSI TR 03138 RESISCAN, Version 1.1{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel=Kürzel: BSI TR 03138 RESISCAN, Version 1.1}}}}}}|{{#if:https://www.bsi.bund.de/DE/Publikationen/TechnischeRichtlinien/tr03138/index_htm.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7Cja}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=BSI Technische Richtlinie 03138 Ersetzendes Scannen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.bsi.bund.de/DE/Publikationen/TechnischeRichtlinien/tr03138/index_htm.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=BSI Technische Richtlinie 03138 Ersetzendes Scannen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Kürzel: BSI TR 03138 RESISCAN, Version 1.1jaBundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik2017-03-0223https://web.archive.org/web/20170603213610/https://www.bsi.bund.de/DE/Publikationen/TechnischeRichtlinien/tr03138/index_htm.html{{#if: 2017-05-01 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}} 

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Vertauschung von Zeichen bei Scankopierern

Im August 2013 machte David Kriesel öffentlich, dass in Scans, die mit Kopiergeräten der Firma Xerox erstellt wurden, Ziffern falsch wiedergegeben waren.<ref>Xerox-Scankopierer verändern geschriebene Zahlen</ref> Der Bug wurde erst acht Jahre nach Veröffentlichung entdeckt, als auf einer Bauplankopie die angegebenen Ziffern der Raumgrößen nicht zur Zeichnung passten.<ref name="VortragKriesel">David Kriesel: Traue keinem Scan, den du nicht selbst gefälscht hast. youtube.com.</ref> In der Zwischenzeit nutzten Großunternehmen, aber auch staatliche Einrichtungen wie das Militär das fehlerhafte Kompressionsverfahren.<ref name="VortragKriesel" /> Anschließend konnte der Fehler von vielen Benutzern auf weiteren Modellen reproduziert werden.<ref>Offensichtlich noch weitere Xerox-Geräte betroffen.</ref> Die Anzahl aller betroffenen Geräte wurde auf 200.000–300.000 geschätzt.<ref name="VortragKriesel" /> Solche Falschdaten können beispielsweise bei Dosierungsangaben von Medikamenten, Bauplänen für Brücken oder im Finanzwesen unvorhersehbare Folgen haben. Die fehlerhafte Implementierung von JBIG2 bzw. die schlechte Parametrisierung betraf laut einer Veröffentlichung von Xerox nur das Erstellen digitaler Scans, nicht das Kopieren, Drucken oder Faxen.<ref>Infoblatt zum Scankopierer-Vorfall der Firma Xerox.</ref>

Pegasus-Spyware

Die 2016 entdeckte Pegasus-Spyware des israelischen Herstellers NSO Group Technologies verwendete eine Vulnerabilität des JBIG2-Decoders auf iOS-Geräten. Dabei gelang es mit einer bitgenau vorbereiteten iMessage, innerhalb des Dekompressionslaufs im Speicher eine Art virtuellen Prozessor zu konstruieren, der dann als Bootloader für die Malware fungierte. So konnten iPhones völlig ohne Zutun („zero-click“) des Benutzers infiltriert werden. Google Project Zero beschrieb diesen unter der Bezeichnung FORCEDENTRY bekanntgewordenen Hack als „einen der technisch ausgefeiltesten Exploits,“ den sie je gesehen hätten.<ref> Ian Beer & Samuel Groß (Google Project Zero), 15. Dezember 2021: A deep dive into an NSO zero-click iMessage exploit: Remote Code Execution.</ref>

Weblinks

Einzelnachweise

<references />

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