- NGHIÊN CỨU VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN MẬT TRONG ẢNH KỸ THUẬT SỐ. - LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN. - Ngành: Công nghệ thông tin. - Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104. - Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học viên cao học K19, chuyên ngành Hệ thống thông tin đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.. - CHƢƠNG 1 - MộT Số KHÁI QUÁT Về GIấU TIN TRONG ĐA PHƢƠNG TIệN. - 1.3 C ÁC Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH Kỹ THUậT Số. - 1.4 P HÂN LOạI Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH. - 1.5 T IÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Kỹ THUậT GIấU TIN TRONG ảNH. - 1.5.2 Khả năng giấu thông tin. - 1.5.3 Chất lượng của ảnh có giấu thông tin. - 1.5.4 Tính bền vững của thông tin được giấu. - CHƢƠNG 2 - MộT Số Kỹ THUậT GIấU TIN MậT VÀ PHÁT HIệN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Kỹ THUậT Số. - 2.1 G IớI THIệU Về Kỹ THUậT GIấU TIN MậT (S TEGANOGRAPHY. - 2.2 P HƢƠNG PHÁP GIấU TIN MậT S TEGANOGRAPHY. - 2.3 T HUậT TOÁN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số. - 2.3.1 Thuật toán giấu tin trong ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật. - 2.3.2 Thuật toán giấu tin trong ảnh số bằng phương pháp module năm. - 9 2.4 Đ ÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số. - CHƢƠNG 3 - MộT Số Kỹ THUậT PHÁT HIệN Để ĐÁNH GIÁ CHấT LƢợNG CÁC THUậT TOÁN GIấU TIN MậT ĐÃ ĐƢợC CÔNG Bố. - 3.1 M ộT Số Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN MậT TRONG ảNH Số. - 3.2 P HÂN LOạI CÁC Kỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH. - 3.3 K ỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN Cụ THể. - 3.3.1 Phát hiện giấu tin trong chữ ký. - 3.3.2 Phát hiện giấu tin dựa trên thống kê cụ thể. - 3.4 K ỹ THUậT PHÁT HIệN GIấU TIN TổNG QUÁT. - 3.5 P HÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH Sử DụNG Kỹ THUậT TấN CÔNG TRựC QUAN. - 3.6 P HÁT HIệN GIấU TIN TRONG ảNH Sử DụNG Kỹ THUậT TấN CÔNG C HI - SQUARE. - Hình 1: Sơ đồ phƣơng pháp giấu tin trong ảnh số với hai lớp bảo mật. - 7 Hình 2: Sơ đồ thuật toán giấu tin trong ảnh với 2 lớp bảo mật. - 8 Hình 3: Quá trình trích xuất thông tin bị che giấu trong ảnh. - Hình 5: Ảnh trƣớc và sau khi giấu tin sử dụng phƣơng pháp giấu tin mật hai lớp . - Hình 8: Phân biệt ảnh trƣớc (bên trái) và sau (bên phải) khi giấu tin sau khi tấn công trực quan. - Hình 9: Tần số xuất hiện của ảnh trƣớc khi giấu tin (trái) và ảnh sau khi giấu tin (phải. - Chƣơng 1 - Một số khái quát về giấu tin trong đa phƣơng tiện. - Ngày nay các dữ liệu số đƣợc lan truyền và sao chép rất nhanh chóng, dễ dàng nên vấn đề bảo mật thông tin số ngày càng trở nên cấp bách. - Thông tin số cần bảo mật có thể đƣợc mã hóa theo một cách thức nào đó, cách thức đó cần đƣợc bí mật và đạt hiệu quả cao. - Tuy nhiên, Internet có thể phát tán thông tin đi bất kỳ đâu trên thế giới. - Đi kèm với việc truyền tin qua Internet là những rủi ro về mất mát và sai lệch thông tin. - Do đó, bảo mật thông tin khi truyền trên Internet là một vấn đề cấp thiết trong thực tế.. - “Giấu tin” là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lƣợng thông tin số nào đó vào trong một đối tƣợng dữ liệu số khác. - Giấu tin trong ảnh số là giấu các mẩu tin cũng là dạng số trong máy tính vào các tệp ảnh nhị phân sao cho không bị ngƣời ngoài phát hiện.. - Bitmap File Header: Lƣu trữ thông tin tổng hợp về tệp ảnh BMP.. - Bitmap Information: Lƣu trữ thông tin chi tiết về ảnh bitmap.. - 1.3 Các kỹ thuật giấu tin trong ảnh kỹ thuật số. - Kỹ thuật giấu tin nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu đƣợc đem giấu, hai là bảo vệ cho chính đối tƣợng mang tin giấu. - Hai mục đích khác nhau này dẫn đến hai kỹ thuật chủ yếu của giấu tin. - Đó là giấu tin mật và thủy vân số. - Nói chung giấu tin trong đa phƣơng tiện là tận dụng “độ dƣ thừa” của phƣơng tiện giấu để thực hiện việc giấu tin mà ngƣời ngoài cuộc “khó” cảm nhận đƣợc có thông tin giấu trong đó.. - Một trong các cách tiếp cận trong bảo mật thông tin đó là giấu tin, có nghĩa là những thông tin số cần đƣợc bảo mật sẽ đƣợc ngƣời dùng giấu vào trong một đối tƣợng dữ liệu số khác (môi trƣờng giấu tin) sao cho sự biến đổi của môi trƣờng sau khi giấu tin là khó nhận biết, đồng thời ngƣời dùng có thể lấy lại đƣợc các thông tin đã giấu khi cần. - Giấu thông tin số, phát hiện thông tin số ẩn giấu trong dữ liệu đa phƣơng tiện đặc biệt là trong ảnh số đang là một vấn đề đang đƣợc quan tâm hiện nay trong nhiều lĩnh vực. - Phƣơng pháp giấu tin có thể đƣợc ứng dụng rộng rãi để gài các thông tin nhƣ chữ ký, nhãn thƣơng hiệu để chứng minh sự hợp pháp của sản phẩm, bảo vệ bản quyền…. - 1.4 Phân loại kỹ thuật giấu tin trong ảnh. - Có thể coi giấu tin là một nhánh của ngành mật mã với mục tiêu là nghiên cứu các phƣơng pháp che giấu thông tin. - Giấu tin và mật mã tuy cùng có mục đích là để đối phƣơng không phát hiện ra tin cần giấu, tuy nhiên giấu tin khác với mật mã ở chỗ: Mật mã là giấu đi ý nghĩa của thông tin còn giấu tin là giấu đi sự hiện diện của thông tin. - Có nhiều cách phân loại giấu tin khác nhau dựa trên những tiêu chí khác nhau. - Petitcolas đề xuất năm 1999, có thể chia lĩnh vực giấu tin thành hai hƣớng lớn, đó là giấu tin mật và thủy vân số.. - Độ an toàn và bảo mật thông tin của kỹ thuật giấu tin đƣợc thể hiện ở hai khía cạnh. - Một là bảo vệ cho dữ liệu đem giấu và hai là bảo vệ cho chính đối tƣợng đƣợc sử dụng để giấu tin. - Ứng với hai khía cạnh đó có hai hƣớng kỹ thuật rõ ràng đó là giấu tin mật và thuỷ vân số. - Trong thuỷ vân số thông tin giấu đƣợc gọi là thuỷ vân (watermark).. - 1.5 Tiêu chí đánh giá kỹ thuật giấu tin trong ảnh 1.5.1 Tính vô hình. - Kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống thị giác của con ngƣời. - Khả năng giấu thông tin (Hiding Capacity) hay lƣợng thông tin giấu đƣợc (dung lƣợng) trong một ảnh đƣợc tính bằng tỉ lệ giữa lƣợng thông tin giấu và kích thƣớc của ảnh. - Các thuật toán giấu tin đều cố gắng đạt đƣợc mục tiêu giấu đƣợc nhiều tin và gây nhiễu không đáng kể. - 1.5.3 Chất lƣợng của ảnh có giấu thông tin. - Chất lƣợng của ảnh có giấu tin đƣợc đánh giá qua sự cảm nhận của mắt ngƣời.. - 1.5.4 Tính bền vững của thông tin đƣợc giấu. - Cần nắm đƣợc một số kiến thức cơ bản về cấu trúc của ảnh để chọn ra thuật toán tìm miền ảnh thích hợp cho việc giấu tin. - Độ phức tạp của thuật toán mã hóa và giải mã là yếu tố quan trọng để đánh giá các phƣơng pháp giấu tin trong ảnh. - Chƣơng 2 - Một số kỹ thuật giấu tin mật và phát hiện giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số. - 2.1 Giới thiệu về kỹ thuật giấu tin mật (Steganography). - Kỹ thuật giấu tin mật Steganography là kỹ thuật để giấu thông tin hoặc dữ liệu vào trong một đối tƣợng dữ liệu khác.. - Theo Lou et al [1], giấu tin mật là phƣơng pháp che giấu sự tồn tại của thông tin vào trong các đối tƣợng mang khác nhau. - Mục đích chính của việc che giấu là để ngăn chặn việc phát hiện thông tin đã đƣợc che giấu. - Các phƣơng pháp giấu tin mật nổi tiếng nhất của kỹ thuật giấu tin mật truyền thống đƣợc thực hiện từ những năm 440 trƣớc Công nguyên. - Các phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhƣ là che giấu các tài liệu bí mật bằng mực vô hình, giống nhƣ sử dụng nƣớt cốt chanh để che giấu thông tin. - Tuy nhiên đại đa số việc phát triển và sử dụng giấu tin mật trên máy tính xảy ra từ năm 2000. - Ƣu điểm chính của phƣơng pháp giấu tin mật là do cơ chế bảo mật đơn giản của nó bởi vì thông tin đƣợc giấu đƣợc lồng ghép một cách vô hình và đƣợc che phủ bên trong một nguồn vô hại khác (nhƣ ảnh, âm thanh, video, file. - Rất khó có thể phát hiện ra thông điệp che giấu mà không biết về sự tồn tại của thông tin và lƣợc đồ mã hóa thích hợp [3].. - Có một số kỹ thuật cho giấu tin mật là: giấu tin mật hàng loạt (batch steganography), giấu tin mật hoán vị (permutation steganography), sử dụng bit có trọng số thấp nhất (Least signification bit), phân đoạn phức tạp bit-plane (bit-plane complexity segmentation) và xáo trộn dựa trên sự lan truyền của quang phổ hình ảnh (chaos based spead spectrum image steganography).. - 2.2 Phương pháp giấu tin mật Steganography. - Phƣơng pháp giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số đã đƣợc nghiên cứu và thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu (ví dụ nhƣ từ [4. - Trong thuật toán giấu tin mật của họ, thông tin mật đƣợc che giấu bên trong một thông điệp chứa (cover message). - 2.3 Thuật toán giấu tin mật trong ảnh số. - Hình 1 là phƣơng pháp giấu tin trong ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật để đảm bảo quyền riêng tƣ, sự bảo mật và độ chính xác của dữ liệu đƣợc giấu trong ảnh số. - Khi ngƣời dùng đã đăng nhập vào hệ thống, họ có thể sử dụng các thông tin cùng với khóa bí mật để ẩn các dữ liệu bên trong các hình ảnh đƣợc chọn. - Sử dụng phƣơng pháp giấu tin mật, các thông tin đƣợc nhúng và che giấu trong ảnh mà gần nhƣ không làm biến dạng hình ảnh ban đầu. - Quá trình lấy dữ liệu giấu bên trong ảnh đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng một khóa bí mật để lấy các thông tin đƣợc giấu bên trong ảnh. - Nếu không có khóa bí mật thì không thể lấy đƣợc các thông tin giấu bên trong bức ảnh. - Hình 1: Sơ đồ phƣơng pháp giấu tin trong ảnh số với hai lớp bảo mật Hình 2 mô tả kiến trúc thuật toán giấu tin trong ảnh với hai lớp bảo mật. - Đầu tiên các thông tin bí mật đƣợc chuyển thành dạng file văn bản sau đó các tệp tin đƣợc nén thành file zip. - Mục đích của việc nén các tệp tin văn bản là giúp thông tin đƣợc bảo mật hơn so với tệp tin không nén. - Khóa bí mật ở đây đóng vai trò nhƣ một ổ khóa sử dụng để khóa hoặc mở khóa thông tin mật đƣợc giấu. - Hình 2: Sơ đồ thuật toán giấu tin trong ảnh với 2 lớp bảo mật. - Một khi thông tin đƣợc giấu bên trong ảnh chứa thông tin giấu, thông tin này có thể đƣợc trích lại từ các ảnh sau khi giấu. - Hình 3 cho thấy quá trình trích xuất thông tin bị giấu từ ảnh bị giấu. - Để lấy một thông tin chính xác từ hình ảnh, cần một khóa bí mật cho việc xác minh trƣớc khi lấy ra thông tin bị che giấu.. - Sau đó thuật toán sẽ lấy các thông tin mật từ file văn bản ra thành thông điệp gốc.. - Hình 3: Quá trình trích xuất thông tin bị che giấu trong ảnh. - 2.3.2 Thuật toán giấu tin trong ảnh số bằng phƣơng pháp module năm. - Bảng 2 chƣa thông tin chuyển đổi: