Nâng cao chất lượng giấu tin.

- HỒ VIỆT ANH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIẤU TIN Chuyên ngành: Toán Tin Ứng dụng LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TOÁN TIN ỨNG DỤNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHAN TRUNG HUY HÀ NỘI - 2013 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- Phân loại giấu tin.
- 6 2.1 Định nghĩa giấu tin.
- 7 2.3 Sơ đồ phần loại giấu tin.
- Một số ứng dụng của kỹ thuật giấu tin.
- 9 3.1 Giấu tin mật.
- Một số tính chất của lược đồ giấu tin.
- 12 4.6 Chất lượng ảnh sau khi giấu tin.
- MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẤU TIN HIỆU QUẢTRÊN ẢNH NHỊ PHÂN.
- Giới thiệu về giấu tin trong ảnh nhị phân.
- Phương pháp giấu tin Cheng-Pan-Tseng.
- Thuật toán giấu tin CPTE.
- Tỷ lệ giấu tin mật tối đa và phương pháp CPTE.
- Tỷ lệ giấu tin tối đa.
- Giấu tin sử dụng phương pháp mô đun.
- NÂNG CAO TÍNH BỀN VỮNG TRONG KỸ THUẬT GIẤU TIN.
- 36 1.2 Xác thực thông tin.
- 48 v 4.1 Thông tin thuỷ vân có hoặc không bị biến đổi khi ảnh chứa bị thay đổi .
- XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIẤU TIN MẬT VÀ BẢO VỆ BẢN QUYỀN ẢNH SỐ.
- So sánh tỷ lệ giấu tin giữa MSDR và các sơ đồ CPT, CPTE.
- Sơ đồ của quá trình giấu tin.
- 8 Hình 3.Sơ đồ phân loại các kỹ thuật giấu tin.
- Hệ thống giấu tin mật.
- Đặt vấn đề Sự phát triển của thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi lớn trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta.
- Những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội mới cho quá trình đổi mới.
- Từ những vấn đề đó, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra trong đó giải pháp dùng mật mã học là giải pháp được ứng dụng rộng rãi nhất.
- Ngày nay phương pháp được nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới đó là phương pháp giấu tin (data hiding).
- Đây là phương pháp mới và phức tạp, nó đang được xem như một chìa khoá công nghệ cho vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thông tin và điều khiển truy cập,… ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin.
- 2 Giấu thông tin (Steganography) là một kỹ thuật nhúng thông tin (embeding) vào trong một nguồn đa phương tiện gọi là các phương tiện chứa (host data) mà không gây ra sự nhận biết về sự tồn tại của thông tin giấu (invisible).
- Từ Steganography bắt nguồn từ Hi Lạp và được sử dụng cho tới ngày nay, nó có nghĩa là “giấu thư”,trước đây việc giấu tin được sử dụng chủ yếu trong quân đội và trong các cơ quan tình báo, ngày nay nó được phát triển rộng rãi trong đời sống xã hội với nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng của các nhà khoa học, các viện công nghệ thông tin.
- Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hóa thông tin và giấu thông tin là phương pháp mã hóa làm cho các thông tin hiện rõ là nó có được mã hóa hay không còn đối với phương pháp giấu tin thì người ta sẽ khó mà biết được là có thông tin giấu bên trong do tính chất ẩn của thông tin được giấu.
- Phương pháp Thuỷ vân ẩn (digital watermarking) có thể sử dụng trong kỹ thuậtgiấu tin được đưa ra để nhằm giải quyết các vấn đề: Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection),nhận thực thông tin hay phát hiện xuyên tạc thông tin (authentication and tamper detection), giấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting and labeling),điều khiển chống sao chép (acces control) Giấu thông tin trong ảnh hiện nay là một bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các chương trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu tin trong đa phương tiện bởi lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn và hơn nữa giấu thông tin trong ảnh cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong các hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển truy cập, giấu thông tin mật.
- Thông tin sẽ được giấu cùng với dữ liệu ảnh nhưng chất lượng ảnh ít thay đổi nên không ai biết được đằng sau ảnh đó mang những thông tin có mật.
- Ngày nay, 3 khi ảnh số đã được sử dụng rất phổ biến thì giấu thông tin trong ảnh đã đem lại rất nhiều những ứng dụng quan trọng trên nhiều lĩnh vực trong đời sống xã hội.
- Việc nhận thực cũng như phát hiện thông tin xuyên tạc đã trở nên vô cùng quan trọng, cấp thiết.
- Giấu tin là một công nghệ mới rất phức tạp, nó đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới như Đức, Mỹ, Ý, Canada, Nhật Bản vàở Việt Nam.
- Cấu trúc của luận văn Trong luận văn này tôi chọn chủ đề giấu thông tin trong ảnh để tìm hiểu nghiên cứu và giới thiệumột số phương pháp giấu tin trong ảnh thường được sử dụng hiện nay.
- Chương 1: Tổng quan về giấu tin, phân loại giấu tin, một số ứng dụng của kỹ thuật giấu tin, giới thiệu ảnh Bitmap và cơ sở toán học trong giấu tin.
- Chương 2: Giới thiệu một số phương pháp giấu tin hiệu quả trên ảnh nhị phân hiện nay, tìm hiểu và trình bày một số nghiên cứu đã có và đang được áp dụng, phương pháp CPT, Phương pháp cải tiến giấu tin mở rộng CPTE và phương pháp giấu tin theo tiếp cận mô đun trên vành Z2.
- Chương 3: Giới thiệu một số giải pháp nâng cao tính bền vững trong kỹ thuật giấu tin trên ảnh JPEG kết hợp với phương pháp LSB và giấu tin vào các bit.
- Chương 4: Giới thiệu phần mềm giấu tin trong ảnh.
- Những đóng góp của luận văn - Luận văn cung cấp cho người dùng một cách nhìn tổng quan về hệ thống giấu tin.
- Dựa trên các kết quả tìm hiều, phân tích trong Chương 2 và Chương 3, xây dựng và cài đặt hai modules phần mềm để giấu tin mật và bảo vệ bản quyền ảnh số.
- Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta.
- Trong một quá trình phát triển lâu dài, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra trong đó giải pháp dùng mật mã học là giải pháp được ứng dụng rộng rãi nhất.
- Nhưng ở đây ta không định nói về các hệ mã mật mà ta tìm hiểu về một phương pháp đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới đó là phương pháp giấu tin (data hiding).
- Đây là phương pháp mới và phức tạp, 6 nó đang được xem như một chìa khoá công nghệ cho vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thông tin và điều khiển truy cập,… ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin.
- Viện Công Nghệ Thông Tin - Đại học Bách khoa Hà Nội.
- Đa số tập trung chủ yếu nghiên cứu các kỹ thuật giấu tin và cách thức giấu tin tối ưu nhất mà không làm thay đổi bản chất của đối tượng được giấu tin, tức là các nội dung thông tin được giấu trong đa phương tiện khó bị phát hiện bởi kỹ thuật thông thường.
- Phân loại giấu tin 2.1 Định nghĩa giấu tin Giấu tin là một kỹ thuật giấu hoặc nhúng một lượng thông tin số nào đó vào trong một môi trường dữ liệu chẳng hạn: ảnh, video, audio, text.
- dựa vào dạng dữ 7 liệu đó ta có thể chia ra các dạng giấu tin : Giấu tin trong ảnh, giấu tin trong video, giấu tin trong audio, giấu tin trong văn bản dạng text.
- 2.2 Sơ đồ tổng quát Sơ đồ tổng quát của kỹ thuật giấu tin được mô tả trong Hình 1và Hình 2.
- Trong đó, Hình 1 biểu diễn quá trình giấu tin.
- Phương tiện chứa bao gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như các tệp Multimedia.
- Thông tin cần giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó tuỳ thuộc vào mục đích của người sử dụng.
- Thông tin sẽ được giấu vào trong đối tượng chứa nhờ một bộ nhúng.
- Bộ nhúng là những chương trình, thuật toán để giấu tin và được thực hiện với một khoá bí mật giống như các hệ mật mã cổ điển.
- Sau khi giấu tin ta thu được một đối tượng mới đã giấu tin và được phân phối trên các phương tiện truyền thông khác nhau.
- Hình 2 chỉ ra các công việc của quá trình giải mã thông tin đã được giấu.
- Khoá để giải mã thông tin có thể giống hoặc khác với khoá để nhúng thông tin.
- Kết quả thu được gồm môi trường gốc và thông tin đã được giấu.
- Bộ nhúng thông tin Khoá Thông tin cần giấu Dữ liệu môi trường đã được giấu tin Hình 1.
- Sơ đồ của quá trình giấu tin 8 môi trường chứa tin giấu, người ta có thể biết được trong quá tình phát tán dữ liệu có bị tấn công hay không.
- Với một hệ thống giấu tin mật, tính an toàn của dữ liệu cần giấu được quan tâm đặc biệt.
- Tuy nhiên, cũng có một số hệ thống lại quan tâm đến số lượng thông tin có thể được giấu, hoặc quan tâm đến sự ảnh hưởng của thông tin mật đến môi trường chứa dữ liệu.
- 2.3 Sơ đồ phần loại giấu tin Kỹ thuật giấu tin nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, hai là bảo vệ cho chính đối tượng chứa tin giấu.
- Hai mục đích khác nhau này dẫn đến hai nhóm kỹ thuật chủ yếu của giấu tin như trong Hình 3.
- Hướng thứ nhất là giấu tin mật, nhằm tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho người khác khó phát hiện được đối tượng có chứa thông tin mật bên trong.
- Bộ giải mã tin Khoá Thông tin giấu Dữ liệu môi trường đã được giấu tin Hình 2.
- Một số ứng dụng của kỹ thuật giấu tin 3.1 Giấu tin mật Kỹ thuật giấu tin mật luôn chú trọng đến tính che giấu, với tính che giấu, các đối thủ khó có thể phát hiện được đối tượng có chứa tin mật bên trong hay không.
- hơn nữa, nếu phát hiện có giấu tin thì việc giải mã thông tin mật cũng khó có thể thực hiện được.
- Đồng thời, các kỹ thuật giấu tin mật còn quan tâm nâng cao lượng tin có thể được giấu.
- 3.2 Xác thực tính nguyên vẹn Một tập các thông tin sẽ được giấu trong phương tiện chứa sau đó được sử dụng để nhận biết xem dữ liệu trên phương tiện gốc đó có bị thay đổi hay không.
- Trong các ứng dụng thực tế, người ta mong muốn tìm được vị trí bị xuyên tạc cũng như phân Giấu tin Giấu tin mật Thuỷ vân số Thuỷ vân bền vững Thuỷ vân dễ vỡ Thuỷ vân ẩn Thuỷ vân hiện Thuỷ vân ẩn Thuỷ vân hiện Hình 3.Sơ đồ phân loại các kỹ thuật giấu tin 10 biệt được các thay đổi (ví dụ như phân biệt xem một đối tượng đa phương tiện chứa thông tin giấu đã bị thay đổi, xuyên tạc nội dung hay là chỉ bị nén mất dữ liệu).
- Yêu cầu chung đối với ứng dụng này là khả năng giấu thông tin cao và thuỷ vân không cần bền vững.
- một dạng của phương pháp giấu tin.
- Một số tính chất của lược đồ giấu tin Tùy theo ứng dụng người ta có thể đưa ra các tính chất khác nhau để so sánh, đánh giá các lược đồ giấu tin.
- Tuy nhiên, theo các tài liệu nghiên cứu, các kỹ thuật giấu tin đều có một số tính chất chung quan trọng như sau: 4.1 Tính khả nhúng Tính khả nhúng thể hiện khả năng dung lượng thông tin có thể nhúng được trên cùng kích thước dữ liệu môi trường và số điểm ảnh cần thay đổi.
- Do vậy, phương 11 pháp giấu tin nào có tính khả nhúng cao thì đồng nghĩa với việc ảnh sau khi giấu tin có chất lượng tốt hơn.
- 4.2 Tính che giấu Tính che giấu (tính ẩn) được đánh giá thông qua việc nhận biết sự thay đổi của ảnh sau khi giấu tin thông qua hệ thống trực giác.Trong một số trường hợp, tính chất này mâu thuẫn với tính khả nhúng.Bởi khi nhúng nhiều tin vào dữ liệu môi trường thì khả năng nhận biết sự thay đổi càng cao.
- Thông thường, mỗi lược đồ giấu tin đều đưa ra hệ thống khóa để đảm bảo sự bí mật cho lược đồ.
- Khi đó, tính bí mật của lược đồ giấu tin chính là độ khó của bài toán thám mã bất pháp.
- 4.4 Tính bền vững Đối với các lược đồ giấu tin ứng dụng để bảo vệ quyền tác giả đối với dữ liệu ảnh số (thủy vân bền vững), sự bền vững (ít bị thay đổi) của thông tin nhúng trong dữ liệu môi trường là một tính chất quan trọng.
- Do vậy, các lược đồ giấu tin dạng này thường được ứng dụng trong các bài toán xác thực tính nguyên vẹn của dữ liệu ảnh trong quá trình trao đổi trên môi trường công khai.
- 4.6 Chất lượng ảnh sau khi giấu tin Đối với các lược đồ giấu tin, chất lượng ảnh sau khi giấu tin là một trong những tính chất quan trọng.
- Bitmap Data: lưu trữ thông tin về màu sắc của các điểm ảnh.
- MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẤU TIN HIỆU QUẢ TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN Như luận văn đã đề cập, hai tính chất quan trọng của một lược đồ giấu tin là tính khả nhúng và tính che giấu.
- Mặt khác, đối với ảnh nhị phân, các thuật toán giấu tin gặp phải những khó khăn nhất định.
- Hơn nữa, một lược đồ giấu tin tốt trên ảnh nhị phân thì chúng ta hoàn toàn có thể áp dụng lược đồ đó trên ảnh màu, hoặc những dạng dữ liệu khác.
- Nội dung chương này tập trung giới thiệu một số phương pháp giấu tin hiệu quả trên ảnh nhị phân đã được đề xuất bởi các tác giả trong và ngoài nước.
- Giới thiệu về giấu tin trong ảnh nhị phân Đối với ảnh nhị phân, phương pháp giấu tin của hai tác giả Wu và Lee [13] được xem là lược đồ cơ bản, là tiền đề cho các phương pháp giấu tin hiệu quả sau này.
- Trong lược đồ giấu tin Wu-Lee, tính khả nhúng tương đối thấp.
- Và đây cũng chính là hạn chế sẽ được cải tiến trong các lược đồ giấu tin sau này.
- Trước khi đi vào một số lược đồ giấu tin hiệu quả trên ảnh nhị phân, luận văn sẽ tổng hợp một số khái niệm, định nghĩa, ký hiệu được sử dụng trong các phương pháp để tiện cho quá trình theo dõi.
- Phương pháp giấu tin Cheng-Pan-Tseng Dựa trên phương pháp giấu tin của Wu-Lee, ba tác giả Cheng, Pan và Tseng đã đề xuất một lược đồ giấu tin mới (CPT) trên ảnh nhị phân.
- Ảnh bitmap đen trắng F dùng làm môi trường giấu tin.
- {1,2, …,2r-1} Có thể tính được ngay số khả năng có thể lựa chọn của ma trận W là )12(mnrrmn12rr)12)!*(12(*Cnên với m,n đủ lớn thì khả năng đối phương dò tìm được W là vô cùng khó, vì thế độ an toàn của thuật toán giấu tin này là rất cao.
- K và W được dùng như khoá bí mật: người gửi sử dụng K, W trong quá trình giấu thông tin và người nhận cần phải có K, W để có thể khôi phục lại thông tin đã giấu.
- Ảnh F’ giấu các thông tin cần bảo mật.
- b (mod 2r) cũng chính là cơ sở để giải giấu lấy lại thông tin

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt