Nghiên cứu kỹ thuật che dấu tin trong tài liệu số hóa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHỊNG NGÀNH CƠNG NGHỆ THÔNG TIN * BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề Tài: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT “CHE GIẤU” TIN TRONG TÀI LIỆU “SỐ HOÁ” Giáo viên hướng dẫn : PSG.TS.Trịnh Nhật Tiến Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thuỳ Liên Lớp : CT701 Mã SV : 10405 Khoá : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NỘI DUNG CHÍNH Chương 1: VẤN ĐỀ MÃ HỐ THƠNG TIN Chương 2: VẤN ĐỀ GIẤU TIN Chương 3: PHỐI HỢP MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: VẤN ĐỀ MÃ HỐ THƠNG TIN 1.1 KHÁI NIỆM MÃ HỐ THƠNG TIN Định nghĩa: Hệ mật mã (P, C, K, E, D) thoả mãn điều kiện sau: P tập hữu hạn rõ C tập hữu hạn mã K (khơng gian khố) tập hữu hạn khố Đối với k  K có quy tắc mã: P → C quy tắc giải mã tương ứng dk  D Mỗi ek: P → C dk: C → P hàm mã: dk (ek (x)) = x với rõ x  P LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kênh liên lạc T S Bộ giải mã Bộ mã hố R Kênh an tồn Nguồn khố LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.2 PHÂN LOẠI MÃ HỐ Các hệ thống mã hố phổ biến thuộc loại sau: Mã hoá với khoá đối xứng(Symmetric-key Encryption) Mã hố với khố cơng khai (Public-key Encryption) Mã hóa đối xứng hệ mã hố mà biết khố lập mã “dễ ” tính khố giải mã ngược lại Trong số trường hợp, hệ mã hố khố đối xứng có khố lập mã giải mã trùng Mã hóa với khố cơng khai sử dụng khóa khác để mã hóa giải mã thông tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.2 HỆ MÃ HOÁ ĐỐI XỨNG Hệ mã hố đối xứng cổ điển 1.Mã dịch vịng Mã thay Mã Affine Mã Vigenere Mã Hill Mã Hốn vị Mã dịng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ mã hoá đối xứng đại Mã theo chuỗi bit Mã theo chữ Mã theo khối Mã mũ DES LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com HỆ MÃ HỐ KHỐ CƠNG KHAI Hệ mật mã RSA Định nghĩa: Cho n = p * q với p, q số nguyên tố lớn Đặt P = C = Zn Chọn b nguyên tố với  (n),  (n)= (p - 1)(q - 1) K = {(n, a, b): a * b  (mod  (n) )} Giá trị n b cơng khai, a bí mật Với K = (n, a, b), x  P, y  C, ta có: Hàm mã hố: y = ek(x) = xb mod n Hàm giải mã: dk (x) = ya mod n LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thực hệ mật Để thiết lập hệ thống, R tuân theo bước sau: R tạo số nguyên tố lớn p q R tính n = p * q  (n) = (p - 1)(q - 1) R chọn số ngẫu nhiên b (1 < b <  (n)) cho UCLN(b,  (n)) = R tính a = b-1 mod  (n)dùng thuật toán Euclide mở rộng R công bố n b danh bạ dùng chúng làm khố cơng khai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng VẤN ĐỀ GIẤU TIN 2.1 KHÁI NIỆM VỀ GIẤU TIN Khái niệm thơng tin “số hố” Khái niệm giấu tin Giấu tin giấu (hoặc nhúng) lượng thông tin số vào đối tượng liệu số khác “Giấu tin” nhiều hành động giấu theo nghĩa thông thường, mà mang ý nghĩa quy ước LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật toán Ta xét phương tiện chứa ảnh trình bày bước thuật tốn giấu thông tin qua việc thay đổi LSB + Lựa chọn tập {j1,… ,jl(m)} phần tử phương tiện chứa + Thực thay đổi LSB c j i mi (mi có giá trị 1) Khi tách thông tin khỏi phương tiện chứa, người ta thực ngược lại: điểm tương ứng lựa chọn, bit LSB phần tử lựa chọn tách theo quy ước, tất ghép lại để có thơng tin ban đầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật tốn : Q trình nhúng phương pháp thay đổi LSB For i : = to l(c) si : = ci ; End for For i : = to l(m) Tính tốn ji để lưu trữ bit thứ i thông điệp; sj : = cj ; mi : = LSB( c j ) ; End for i i i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật tốn : Q trình tách phương pháp thay đổi LSB For i : = to l(m) Tính tốn ji để lưu trữ bit thứ i thông điệp ; mi : = LSB( c j ) ; i End for LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nhận xét Phương pháp giấu tin mật cách thay đổi bit LSB dễ bị công phá vỡ Để sử dụng phương pháp giấu tin an toàn, người ta phải mã hố thơng điệp trước giấu Một phép mã hố đơn giản làm cho kẻ công lạc đường, tách tin từ LSB xếp chúng lại, kẻ công bị nhầm với ký tự ngẫu nhiên, phương tiện chứa xem khơng mang tin Ngồi cách tiền xử lý, mã hố thơng tin cần gửi đi, người ta dùng cách lựa chọn điểm giấu tin phương tiện chứa theo thuật toán quy ước hai phía người gửi người nhận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật tốn: Nhúng thơng tin sử dụng lặp ngẫu nhiên For i : = to l(c) si : = ci ; End for Tạo chuỗi ngẫu nhiên ki sử dụng mầm khoá k: n : = k1 ; for i : = to l(m) sn : = cn ; mi : = LSB(cn) ; n : = n + ki ; end for LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật tốn: Tách thơng tin sử dụng lặp ngẫu nhiên Tạo chuỗi ngẫu nhiên ki sử dụng mầm khoá k: n : = k1 ; for i : = to l(m) mi : = LSB(cn) ; n : = n + ki ; end for LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phƣơng pháp giấu tin vào vùng phƣơng tiện chứa Với ảnh đen trắng điểm biểu diễn bit Khơng có khái niệm bit LSB nữa, lúc này, người ta không lấy điểm ảnh làm phần tử bản, mà phải lựa chọn khối điểm ảnh (vùng ảnh) làm phần tử bản, để giấu tin Định nghĩa: Vùng phương tiện chứa tập khác rỗng {c1, …, cl(c)} LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuật toán Một bit chẵn lẻ vùng chứa I phương tiện chứa, tính theo công thức: p( I ) =  LSB(c jI j ) mod Trong bước nhúng, l(m) chọn để không giao với vùng phương tiện chứa tin Ii (1≤i≤l(m)), bước mã bit mi bí mật bit chẵn lẻ p(Ii) Nếu bit chẵn lẻ vùng không phù hợp với bit mi, LSB giá trị Ii thay đổi Kết p(Ii) = mi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Giấu tin ảnh đen trắng File ảnh bitmap đen trắng F File thông điệp cần giấu P Hệ thống giấu tin bí mật File ảnh giấu tin F’ Ma trận khoá giấu tin k LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hoán vị giả ngẫu nhiên    Thuật toán Cách thứ nhất: Người gửi phải dùng chương trình tạo số giả ngẫu nhiên, tạo chuỗi j1, …, jl(m) phần tử mục, lưu bit thứ k phần tử mục thứ jk Cách giấu tin dễ xảy xung đột (giấu nhiều bit vào điểm phương tiện chứa) Cách thứ 2: Để giải vấn đề xung đột, ta cần kiểm soát đầu tạo số giả ngẫu nhiên Rất đơn giản, ta kiểm soát phần tử giấu tin đó, giấu tin vào phần tử chưa giấu tin mà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giảm chất lƣợng ảnh để giấu tin Thuật toán Với ảnh làm phương tiện chứa ảnh bí mật cần gửi đi, kỹ thuật tách bit LSB, người gửi thay đổi bit có trọng số thấp (của giá trị xám màu) ảnh làm phương tiện chứa, bit có trọng số cao ảnh bí mật Tại phía người nhận thủ tục ngược lại thực để tách liệu bí mật khỏi phương tiện chứa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giấu tin ảnh màu a.Giấu tin định dạng ảnh dùng bảng màu Ý tƣởng Ảnh có sử dụng bảng màu thường gồm hai phần, bảng màu xác định N màu danh sách cặp số (i, ci) gán vectơ màu ci cho mục i, phần tử thứ hai liệu ảnh thực gán số màu cho điểm khơng phải màu Thuật tốn Ta giấu tin vào bảng màu, dựa trật tự xếp bảng màu Trong ảnh có sử dụng N màu, có N! cách xếp màu bảng màu, với giá trị N không lớn, N! đủ độ lớn ta mã hố thơng điệp cỡ nhỏ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b Giấu tin ảnh màu thông thường Sơ đồ nguyên lý giấu tin ảnh màu Phần ảnh F2 Ảnh màu F Kết hợp Tách bit LSB Ảnh BW F1 Giấu tin Ảnh màu F’ Ảnh BW F1’ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Giấu thông tin kỹ thuật sử dụng phổ biến việc liên lạc bí mật Nó đảm bảo u cầu liên lạc bí mật an tồn trường hợp nhạy cảm, phức tạp Việc bảo vệ thơng tin lớp: mã hố giấu tin, bảo đảm truyền thơng tin an tồn, hiệu Mã hóa thơng tin, sau giấu tin vào phương tiện chứa làm cho kẻ giám sát không phát việc truyền tin, có phát “khó” lấy thơng tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Em xin chân thành cảm ơn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Chƣơng VẤN ĐỀ GIẤU TIN 2.1 KHÁI NIỆM VỀ GIẤU TIN Khái niệm thơng tin ? ?số hố” Khái niệm giấu tin Giấu tin giấu (hoặc nhúng) lượng thông tin số vào đối tượng liệu số khác “Giấu tin? ?? nhiều hành động... Phương tiện chứa tin giấu (S) Bộ nhúng thông tin Phương tiện chứa tin C Thông tin giấu M LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Phân loại kỹ thuật giấu tin (1) Phân loại... tiện chứa tin (2) Phân loại theo cách thức tác động lên phương tiện (3) Phân loại theo mục đích sử dụng  Các thành phần kỹ thuật giấu tin (1) Phương tiện chứa tin (2) Thông tin cần che giấu (3)