1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http //www ltc tnu edu vn 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHẠM VIẾT HOÀI BẢO VỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU BẰNG KỸ THUẬT THỦY VÂN DỰA[.]
1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - PHẠM VIẾT HOÀI BẢO VỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU BẰNG KỸ THUẬT THỦY VÂN DỰA VÀO GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ THUẬT TOÁN MỞ RỘNG HIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Ngun - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1.Một số khái niệm 1.1.1.Khái niệm sở liệu 1.1.2.Mơ hình sở liệu quan hệ 1.1.3.Thủy vân số 10 1.1.4.Thủy vân CSDL quan hệ 13 1.2 Các tính chất thủy vân CSDL quan hệ 15 1.2.1.Khả phát 15 1.2.2.Tính bền vững dễ vỡ 16 1.2.3.Khả cập nhật phần tăng thêm 16 1.2.4.Không dễ cảm nhận đƣợc 16 1.3.Một số phép công hệ thủy vân CSDL quan hệ 16 1.3.1.Cập nhật thông thƣờng 17 1.3.2.Tấn cơng có chủ đích 17 1.4.Các ứng dụng chủ yếu thủy vân CSDL quan hệ 17 1.4.1.Bảo vệ quyền CSDL 18 1.4.2.Xác thực tính toàn vẹn CSDL 18 1.4.3.Dán nhãn 18 1.4.4.Điều khiển truy cập 18 1.4.5.Điều khiển chép 19 1.5.Thủy vân CSDL không thuận nghịch phƣơng pháp LSB 19 1.5.1.Thuật toán nhúng thủy vân 21 1.5.2.Thuật tốn trích dấu thủy vân 22 CHƢƠNG THỦY VÂN CSDL QUAN HỆ BẲNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ PHƢƠNG PHÁP MỞ RỘNG 24 1.6.Một số phƣơng pháp thủy vân CSDL quan hệ 24 1.7.Phƣơng pháp mở rộng hiệu 26 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 1.7.1.Phép biến đổi Haar nguyên cặp giá trị 26 1.7.2.Phƣơng pháp mở rộng hiệu 28 1.8.Thủy vân mở rộng hiệu kết hợp với thuật toán di truyền 39 1.8.1.Giải thuật di truyền 40 1.8.2.Hàm thích nghi 42 1.8.3.Nhúng thủy vân 44 1.8.4.Trích dấu thủy vân 46 1.8.5.Phân tích độ phức tạp tính tốn 47 CHƢƠNG 3.XÂY DỰNG PHẦN MỀM THỦY VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ 49 1.9.Tổng quan NET 49 1.9.1.Khái niệm NET 49 1.9.2.Visual Studio.Net 50 1.9.3.Giới thiệu ngơn ngữ lập trình C# 51 1.10.Hệ quản trị sở liệu SQL Service 2008 53 1.10.1.Tổng quan SQL 53 1.10.2.Hệ quản trị sở liệu SQL Server 2008 55 1.11.Mơ hình hoạt động phần mềm 55 1.12.Một số giao diện phần mềm 57 KẾT LUẬN 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đƣợc luận văn tơi nhận đƣợc nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trƣớc hết, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tơn kính đến PGS TS Phạm Văn Ất hƣớng dẫn thực nghiên cứu luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Đỗ Văn Tuấn thầy cô giáo, ngƣời đem lại cho tơi kiến thức bổ trợ, vơ có ích trong thời gian thực đề tài năm học vừa qua Đồng thời xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Đại học công nghệ thông tin & truyền thông tạo điều kiện cho q trình học tập Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, ngƣời ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi trình thực đề tài nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ĐẶT VẤN ĐỀ Truy cập Internet cách dễ dàng thúc đẩy tăng trƣởng nhiều ngành nghề khác nhiều lĩnh khác Ngày nay, việc chia sẻ thông tin trực tuyến hoạt động quan trọng kinh doanh nghiên cứu,không vậy, cịn liên quan đến việc mua bán sở liệu Ví dụ, chia sẻ liệu liên quan đến thời tiết, thị trƣờng chứng khoán, tiêu thụ điện năng, y tế, khoa học… vv đƣợc thực thƣờng xuyên Do đó, có nhu cầu lớn việc cung cấp bảo mật sở liệu để ngăn cản việc chép phân phối bất hợp pháp môi trƣờng internet Kỹ thuật thuỷ vân đƣợc xem giải pháp đạt đƣợc kết cao việc bảo vệ quyền xác thực tính tồn vẹn liệu số Vì năm gần xuất hƣớng nghiên cứu thủy vân thuận nghịch Trong giấu tin thủy vân thuận nghịch thƣờng sử dụng phép biến đổi nguyên khả nghịch nhƣ dịch chuyển Histogram, Wavelet nguyên, phép biến đổi tƣơng phản, phép biến đổi theo thuật toán di truyền, phép biến đổi mở rộng hiệu, ….Trong số kỹ thuật giấu tin thủy vân dựa phép biến đổi theo giải thuật di truyền mở rộng hiệu đạt đƣợc hiệu cao nên đƣợc nhiều ngƣời quan tâm Chính em chọn đề tài “Bảo vệ CSDL kỹ thuật thủy vân dựa vào giải thuật di truyền thuật toán mở rộng hiệu” làm luận văn tốt nghiệp Nội dung luận văn đƣợc tổ chức thành chƣơng: Chƣơng Tổng quan, Chƣơng Thủy vân CSDL giải thuật di truyền phƣơng pháp mở rộng hiệu, Chƣơng Phần mềm thủy vân sở liệu quan hệ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Một số khái niệm Phần trình bày số khái niệm sở liệu, thủy vân số nói chung thủy vân sở liệu nói riêng 1.1.1 Khái niệm sở liệu Cơ sở liệu sƣu tập loại liệu tác nghiệp bao gồm: chữ viết, văn bản, đồ họa, hình ảnh, đƣợc lƣu trữ dƣới dạng file liệu băng từ, đĩa từ, Cấu trúc lƣu trữ liệu tuân theo nguyên tắc dựa lý thuyết toán học Cơ sở liệu tài nguyên thông tin dùng chung cho nhiều ngƣời, ngƣời dùng có quyền sử dụng, khai thác toàn hay phần sử dụng khai thác nhằm thỏa mãn nhu cầu khai thác thơng tin 1.1.2 Mơ hình sở liệu quan hệ Mơ hình sở liệu quan hệ đƣợc tiến sĩ E.F Codd phát triển vào năm 1970 Loại sở liệu loại bỏ đƣợc vấn đề liên quan đến thiết kế sở liệu khác Sử dụng mơ hình giảm thiểu việc dƣ thừa liệu, tiết kiệm đƣợc không gian lƣu trữ có khả truy xuất liệu hiệu Hiện sở liệu quan hệ đƣợc sử dụng phổ biến cho ứng dụng Mơ hình sở liệu quan hệ lƣu trữ liệu nhiều bảng, bảng gồm nhiều hàng (row), nhiều cột (column) đƣợc gọi quan hệ Trong thực tế hàng, cột đƣợc gọi tên theo thuật ngữ ghi (record) trƣờng (field) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn Hình 1.1.Biểu diễn quan hệ - Thực thể: đối tƣợng có giới thực mà ta cần mơ tả đặc trƣng Ví dụ: Thực thể NHANVIEN Các đặc trƣng thực thể NHANVIEN gồm: Mã nhân viên (1), Họ (Trần Văn), Tên (An) Ngày sinh (15/4/1971), - Thuộc tính: Là tên cột quan hệ, liệu thể đặc trƣng thực thể, thuộc tính có kiểu liệu tƣơng ứng Hình 1.2.Biểu diễn thuộc tính - Miền thuộc tính: Tập giá trị có thuộc tính gọi miền giá trị thuộc tính gồm có tên, kiểu liệu, khn dạng, Ví dụ: Ten: kiểu liệu Text, Ngaysinh, kiểu liệu: date/time, khn dạng:dd/mm/yyyy Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn - Bộ liệu: Là dịng (bản ghi) quan hệ khơng kể dịng tên thuộc tính, chứa giá trị cụ thể thuộc tính Hình 1.3.Biểu diễn liệu - Quan hệ: Cho 𝑅 = {𝐴1 , 𝐴2 , , 𝐴𝑛 }(trong R tên quan hệ, A1,A2, ,An thuộc tính) tập hữu hạn thuộc tính khác rỗng Mỗi thuộc tính 𝐴𝑖 𝑅; 𝑖 = ÷ 𝑛có miền giá trị xác định Mơ hình sở liệu quan hệ thƣờng biểu diễn quan hệ tập thuộc tính bảng chiều Các thuộc tính quan hệ cột 𝐴1 , 𝐴2 , , 𝐴𝑛 , hàng quan hệ đƣợc gọi (bản ghi), ký hiệu r giá trị gồm m thành phần Quan hệ r đƣợc biểu diễn bảng sau: A1 A2 An r1 r1 A1 r1 A2 r1 An r2 R2 A1 R2 A2 R2 An rm rm A1 rm A2 rm An Ví dụ: SINHVIEN(MaSV Ten Ngaysinh Điachi) HCN01 Hải 12/10/1987 Hà Nội HCN02 Bình 06/08/1989 Hải Phịng HCN03 Minh 28/10/1990 Nghệ An HCN04 Hoa 17/09/1991 Quảng Ninh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn Trong thuộc tính MaSV: Mã sinh viên; Ten: tên; Ngaysinh: Ngày sinh; Diachi: Địa Bộ giá trị (HCN01, Hải, 12/10/1987, Hà Nội) - Lƣợc đồ quan hệ: Tập tất thuộc tính quan hệ với mối liên hệ chúng đƣợc gọi lƣợc đồ quan hệ - Khóa quan hệ: Trong lƣợc đồ quan hệ ln tồn thuộc tính hay tập thuộc tính có khả biểu diễn thuộc tính cịn lại Nói cách khác giá trị hay nhiều thuộc tính xác định giá trị thuộc tính khác Ví dụ Số chứng minh thƣ xác định đƣợc tất thông tin ngƣời mang chứng minh thƣ Tập thuộc tính có tính chất nhƣ đƣợc gọi khố lƣợc đồ quan hệ Thơng thƣờng lƣợc đồ quan hệ tồn nhiều khố Trong số chọn khố làm khố cho đơn giản khơng nhập nhằng thơng tin Giá trị thành phần khố nhận giá trị null hay giá trị khơng xác định Khóa quan hệ R xác định tập thuộc tính 𝑅 = {𝐴1 , 𝐴2 , , 𝐴𝑛 } tập K R cho hai khác t1, t2 r ln thỏa t1.K ≠ t2.K Khóa khái niệm quan trọng thiết kế sở liệu quan hệ Khóa thƣờng đƣợc áp dụng việc tìm kiếm cập nhật liệu quan hệ sở liệu 1.1.3 Thủy vân số Thủy vân số kỹ thuật nhúng thêm lƣợng thông tin (dấu thủy vân) vào liệu đa phƣơng tiện nhƣ: văn bản, hình ảnh, âm sở liệu (dữ liệu đa phƣơng tiện) Việc nhúng dấu thủy vân vào liệu đa phƣơng tiện làm giảm chất lƣợng liệu nhƣng dấu vết để chứng minh sở hữu dùng để phát đổi trái phép liệu q trình trao đổi thơng tin Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 10 Các lƣợc đồ thủy vân đƣợc phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhƣ: Phân loại theo mục đích sử dụng: Dựa vào mục đích sử dụng, lƣợc đồ thủy vân đƣợc chia thành loại nhƣ hình sau: Thủy vân số Thủy vân bền vững Thủy vân dễ vỡ Hình 1.1 Phân loại thủy vân theo mục đích sử dụng Trên Hình 1.1 thủy vân bền vững lƣợc đồ thủy vân có khả chống đƣợc số phép công nhằm vi phạm quyền Theo đó, dấu thủy vân cần bị biến đổi (bền vững) trƣớc thay đổi liệu thủy vân Do lƣợc đồ thủy vân bền vững thƣờng đƣợc ứng dụng toán bảo vệ quyền sản phẩm liệu sô Trái với thủy vân bền vững, thủy vân dễ vỡ yêu cầu dấu thủy vân phải nhạy cảm (dễ bị biến đổi) trƣớc thay đổi trái phép liệu chứa dấu thủy vân Vì lƣợc đồ đƣợc dùng để xác thực tính tồn vẹn liệu hay định vị vùng liệu bị cơng Phân loại theo cách sử dụng khóa: Ngoài cách phân loại lƣợc đồ thủy vân theo mục đích ứng dụng, ta cịn phân loại theo cách sử dụng khóa nhƣ hình sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 11 Thủy vân số Thủy vân khóa bí mật Thủy vân khóa cơng khai Hình 1.2 Phân loại thủy vân theo cách sử dụng khóa Trên Hình 1.2, lƣợc đồ thủy vân khóa bí mật sử dụng chung khóa cho q trình nhúng trích dấu (kiểm tra) dấu thủy vân Do vậy, triển khai ứng dụng cần phải thực q trình trao đổi khóa bên gửi bên kiểm tra Trái với thủy vân khóa bí mật, lƣợc đồ thủy vân khóa cơng khai sử dụng khóa khác cho hai q trình Thơng thƣờng, khóa bí mật đƣợc dùng bên phía ngƣời nhúng dấu thủy vân khóa cơng khai đƣợc sử dụng phía ngƣời kiểm tra dấu thủy vân Cũng giống nhƣ hệ mật mã, từ khóa cơng khai khó suy đƣợc khóa bí mật Do khơng phải thực q trình trao đổi khóa nên lƣợc đồ thủy vân khóa cơng khai thƣờng an tồn dễ dàng triển khai thực tế Phân loại theo diện dấu thủy vân: Ngoài hai cách phân loại trên, dựa vào hiển thị hay không hiển thị (ẩn) dấu thủy vân sản phẩm chứa dấu thủy vân ngƣời ta phân thành hai loại nhƣ: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 12 Thủy vân số Thủy vân ẩn Thủy vân Hình 1.3 Phân loại thủy vân theo diện dấu thủy vân Trong Hình 1.3, thủy vân gồm lƣợc đồ cho phép dấu thủy vân hiển thị sản phẩm cần bảo vệ Các dấu thủy vân thƣờng logo tổ chức Một ví dụ điển hình thủy vân biểu tƣợng đài truyền hình đƣợc hiển thị hình tivi Không giống nhƣ thủy vân hiện, thủy vân ẩn, dấu thủy vân ẩn lấp dƣới liệu cần bảo vệ Và mắt thƣờng, ngƣời dùng khó phân biệt khác biệt liệu chứa dấu thủy vân liệu không chứa dấu thủy vân Nói cách khác, dấu thủy vân suốt ngƣời dùng Dạng thủy vân ẩn hay đƣợc sử dụng để phát công trái phép đối thủ, ngƣời muốn xuyên tạc thông tin hay làm giả sản phẩm đa phƣơng tiện Ngoài cách phân loại nhƣ trên, dựa vào kiểu liệu chứa dấu thủy vân ngƣời ta phân thành: thủy vân ảnh số, thủy vân video, thủy vân âm thủy vân sở liệu Do kiểu liệu có đặc trƣng khác nên lƣợc đồ thủy vân tƣơng ứng có cách tiếp cận riêng Tuy nhiên, có phƣơng pháp nhúng dấu thủy vân không phụ thuộc vào kiểu liệu 1.1.4 Thủy vân CSDL quan hệ Ngày nay, việc sử dụng sở liệu ứng dụng ngày tăng lên tạo nhu cầu tƣơng tự thủy vân sở liệu Internet đƣa đến sức ép nặng nề cho ngƣời Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 13 bảo vệ liệu việc tạo dịch vụ cho phép ngƣời sử dụng tìm kiếm truy cập sở liệu từ xa Mặc dù xu hƣớng hữu ích cho ngƣời dùng cuối nhƣng bộc lộ mối nguy hiểm cho nhà cung cấp liệu trƣớc kẻ trộm cắp liệu Do đó, ngƣời cung cấp liệu địi hỏi phải có cơng nghệ nhận dạng đƣợc sở liệu họ bị đánh cắp Cho dù có nhiều điều học hỏi đƣợc từ kết đạt đƣợc thủy vân liệu đa phƣơng tiện nhƣng nhiều thách thức kỹ thuật lĩnh vực thủy vân sở liệu quan hệ liệu quan hệ liệu đa phƣơng tiện khác nhiều khía cạnh quan trọng Chẳng hạn nhƣ, phần khác đối tƣợng đa phƣơng tiện cắt bỏ thay cách tùy ý mà không gây thay đổi cảm quan đối tƣợng Ngƣợc lại, việc thêm, bớt cập nhật bảng quan hệ lại phép toán chuẩn sở liệu Do khác mà kỹ thuật đƣợc phát triển cho liệu đa phƣơng tiện đƣợc sử dụng trực tiếp để thủy vân quan hệ Thuỷ vân sở liệu quan hệ phƣơng pháp nhúng lƣợng thơng tin vào sở liệu quan hệ Thuỷ vân sở liệu quan hệ thuỷ vân ẩn, bền vững Một thuỷ vân đƣợc áp dụng cho sở liệu quan hệ có thuộc tính mang đặc điểm thay đổi nhỏ số giá trị chúng không làm ảnh hƣởng đến ứng dụng Một ví dụ khác nhà xuất sách in bảng toán học (nhƣ bảng logarit lịch thiên văn) thƣờng đƣa vào số lỗi nhỏ để dễ dàng nhận dạng bị ăn cắp Đối với hầu hết sở liệu quan hệ có chứa tham số sai lệch hệ thống thuỷ vân gây đƣợc điều chỉnh cho chúng nằm miền dung sai độ đo Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 14 1.2 Các tính chất thủy vân CSDL quan hệ Có thể thấy thủy vân sở liệu quan hệ có thách thức kỹ thuật có ứng dụng thực tế cao, cần phải phát triển hệ thống thủy vân kèm theo kỹ thuật định Những kỹ thuật chắn dựa phần lớn vào nguyên tắc thủy vân tồn Tuy nhiên, chúng địi hỏi phải có mở rộng sáng kiến Để minh họa cho khả thi lƣợc đồ thủy vân sở liệu quan hệ, kỹ thuật hữu hiệu thỏa mãn tiêu chuẩn hệ thống thủy vân Kỹ thuật đánh dấu thuộc tính (trƣờng) có kiểu liệu số thực giả thiết trƣờng đƣợc đánh dấu chấp nhận thay đổi nhỏ số giá trị Ý tƣởng đảm bảo số vị trí bit số thuộc tính số có chứa giá trị định Các ghi (bộ), thuộc tính bộ, vị trí bit thuộc tính giá trị bit định phải đƣợc xác định cách xác logic dƣới kiểm sốt khóa bí mật chủ nhân CSDL quan hệ Mẫu bit hình thành thủy vân Chỉ chủ nhân khóa bí mật tìm lại đƣợc thủy vân với xác suất cao Các phân tích chi tiết thủy vân bền vững trƣớc công gây hại khác Giả thiết, Alice chủ nhân CSDL quan hệ R chứa bộ, đánh dấu Hệ thống thủy vân cần phải thỏa mãn tính chất sau 1.2.1 Khả phát Alice cần phải có khả phát thủy vân cô cách xem xét từ sở liệu nghi ngờ Rõ ràng mẫu bít thủy vân có mặt tất có lý xác đáng để nghi ngờ có chép trái phép Tuy nhiên, Alice ngờ vực mẫu có mặt 𝑡bộ (t), t phụ thuộc vào giá trị Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 15 cho trƣớc, đƣợc gọi mức ý nghĩa phép thử Giá trị t đƣợc xác định cho xác suất để Alice tìm thấy mẫu bit t từ nhỏ 1.2.2 Tính bền vững dễ vỡ Các dấu thủy vân cần phải bền vững trƣớc cơng nhằm xóa bỏ Khi đó, nói thủy vân an tồn công kẻ công phá hủy dấu hiệu thủy vân tbộ, t phụ thuộc vào Ngƣợc lại với thủy vân bền vững, lƣợc đồ thủy vân dễ vỡ, có cơng lên liệu thủy vân khơng cịn ngun vẹn Vì vậy, kẻ cơng liệu mong muốn thay đổi quan hệ r chủ sở hữu mà không làm thay đổi thủy vân Khi đó, thay đổi kẻ cơng làm thay đổi thủy vân đƣợc giấu ta kết luận quan hệ bị công 1.2.3 Khả cập nhật phần tăng thêm Sau có quan hệ R thủy vân, Alice cập nhật R cần thiết mà khơng làm hỏng thủy vân Khi Alice thêm, bớt sửa đổi giá trị thuộc tính R, thủy vân cần phải có khả cập nhật phần gia tăng Tức là, giá trị thủy vân phải tính tốn lại đƣợc thêm vào bị sửa đổi 1.2.4 Không dễ cảm nhận đƣợc Thuỷ vân ẩn, không dễ nhận thấy đƣợc mắt thƣờng ngƣời Sự thay đổi dấu hiệu thuỷ vân gây cho liệu quan hệ không đƣợc làm giảm giá trị sử dụng sở liệu Hơn nữa, phép đo thống kê thơng thƣờng nhƣ trung bình, phƣơng sai thuộc tính số khơng nên bị ảnh hƣởng đáng kể 1.3 Một số phép công hệ thủy vân CSDL quan hệ Để biện luận đƣợc đơn giản, ta sử dụng ba nhân vật điển hình thƣờng đƣợc dùng ví dụ mật mã, giấu tin thủy vân Đó Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 16 cô gái tên Alice bạn trai cô tên Bob Hai ngƣời thƣờng hay gửi thƣ cho anh chàng tên Mallory thƣờng xuyên làm phiền họ Do sở liệu quan hệ luôn đƣợc cập nhật nên thuỷ vân đƣợc giấu sở liệu quan hệ bị cập nhật thơng thƣờng (thêm, sửa, xóa) nhƣ cơng có mục đích 1.3.1 Cập nhật thơng thƣờng Giả thiết Mallory lấy trộm đƣợc liệu Alice mà khơng thể nhận đƣợc thủy vân Sau đó, Mallory tiến hành cập nhật liệu ăn trộm sử dụng Kỹ thuật đánh dấu cần đảm bảo Alice không bị thủy vân cô liệu bị ăn trộm, chí cập nhật Mallory Tức phép tốn cập nhật thơng thƣờng nhƣ xóa, sửa, bổ sung sở liệu quan hệ Các kỹ thuật thuỷ vân cần đảm bảo ngƣời chủ sở liệu không bị thuỷ vân liệu bị kẻ khác ăn trộm, chí cập nhật tên trộm 1.3.2 Tấn cơng có chủ đích Mallory biết liệu ăn trộm có chứa thủy vân, nhƣng cố xóa thủy vân thử dùng phƣơng tiện khác để đòi quyền sở hữu trái phép Hệ thống đánh dấu cần phải bảo vệ Alice trƣớc công gây hại Mallory Nghĩa sở liệu bị kẻ xấu ăn trộm, cơng nhằm mục đích địi quyền sở hữu trái phép hay phá huỷ liệu, phá huỷ thuỷ vân, Do đó, hệ thống thuỷ vân cần phải bảo vệ ngƣời chủ sở liệu trƣớc công gây hại kẻ trộm 1.4 Các ứng dụng chủ yếu thủy vân CSDL quan hệ Có nhiều ứng dụng thủy vân tài liệu số Nhƣng có ứng dụng quan trọng đƣợc sử dụng phổ biến là: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 17 1.4.1 Bảo vệ quyền CSDL Đây ứng dụng quan trọng thủy vân số Một thông điệp đƣợc nhúng vào liệu để chứng minh quyền sở hữu tác giả (gọi watermark hay thủy vân) trƣớc liệu đƣợc đƣa lên mạng Thủy vân có ngƣời sở hữu sản phẩm có đƣợc sử dụng làm minh chứng quyền sản phẩm Yêu cầu quan trọng với ứng dụng tính bền vững thủy vân, để ngƣời khác khó gỡ chúng khỏi sản phẩm số 1.4.2 Xác thực tính tồn vẹn CSDL Thủy vân số đƣợc dùng để xác thực thơng tin hay phát giả mạo Thủy vân đƣợc dùng để kiểm tra xem liệu nguyên gốc hay chịu tác động phƣơng pháp công thông thƣờng Ngƣời ta thƣờng dùng phƣơng pháp thủy vân dễ vỡ để nhúng thông tin vào liệu Nếu liệu bị tác động phƣơng pháp xử lý thơng thƣờng, thủy vân khơng cịn ngun vẹn 1.4.3 Dán nhãn Trong ứng dụng này, thủy vân đƣợc dùng để nhận diện ngƣời gửi hay ngƣời nhận thơng tin Ví dụ với trƣờng hợp nhận diện ngƣời nhận: Một ảnh ban đầu bán cho khách hàng khác Nó đƣợc nhúng watermark chữ ký khách hàng tƣơng ứng Sau đó, ảnh đƣợc chuyển cho khách hàng Mỗi khách hàng kiểm tra watermark ảnh để chắn ảnh chuyển cho 1.4.4 Điều khiển truy cập Trƣờng hợp khách hàng sử dụng dịch vụ truyền hình, nhƣ trả tiền cho kênh truyền hình hay mua đĩa phim Mỗi khách hàng có set-top box thẻ thông minh (smart card), thiết bị có định danh nhất, đại diện cho khách hàng Để ngăn chặn ngƣời sử dụng dịch vụ mà không trả tiền, nhà cung cấp dịch vụ mã hóa liệu sử dụng khóa trƣớc chuyển đến Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 18 cho khách hàng Khi smart card khách hàng hiệu lực, set-top giải mã liệu chuyển đến Sau đó, nhúng thủy vân định danh ngƣời dùng vào liệu Q trình đƣợc gọi ghi dấu vân tay (fingerprinting) Dữ liệu sau đƣợc ghi dấu vân tay đƣợc sử dụng bình thƣờng Nếu kháchhàng cố tình cho ngƣời khác sử dụng trái phép liệu ấy, nhà cung cấp dịch vụ biết điều ngăn chặn xử phạt 1.4.5 Điều khiển chép Tất ứng dụng thủy vân số trình bày có tác dụng sau ngƣời dùng làm sai Khi có vi phạm quyền xảy ra, dùng thủy vân để xác định xác chủ sở hữu thực sự, sau ảnh bị thay đổi dùng thủy vân để xác định ảnh giả mạo,… Ứng dụng điều khiển chép có tác dụng ngăn chặn hành động sai, cụ thể ngăn chặn việc chép trái phép nội dung có quyền Ví dụ: Hệ thống quản lý chép DVD Các thiết bị phát thủy vân đƣợc tích hợp vào thiết bị đọc ghi DVD Khi muốn chép DVD, phải có đồng ý chủ sở hữu 1.5 Thủy vân CSDL không thuận nghịch phƣơng pháp LSB Giống nhƣ kiểu liệu đa phƣơng tiện khác, năm đầu phát triển, phƣơng pháp thủy vân sở liệu khơng có khả khôi phục lại sở liệu gốc từ liệu thủy vân Đối với loại thủy vân này, phƣơng pháp chèn bít thấp phƣơng pháp phổ biến, liệu sau nhúng có thay đổi so với liệu gốc Kỹ thuật thủy vân sử dụng bít LSB sử dụng thuộc tính kiểu số với giả thiết thay đổi nhỏ giá trị không làm ảnh hƣởng đến ý nghĩa thuộc tính Ta ký hiệu quan hệ dùng để nhúng thủy vân là: 𝑅(𝑃 ; 𝐴1 , , 𝐴𝑛 ) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 19 đó, P thuộc tính khóa giả sử thuộc tính 𝐴𝑖 có thuộc kiểu liệu số, khơng ta chọn trƣờng kiểu số Các thuộc tính 𝐴𝑖 có chung tính chất thay đổi giá trị bít thấp thứ 𝑘 khơng ảnh hƣởng đến ý nghĩa trƣờng Các bít ý nghĩa (LSB – Least Significant Bits) bít bên phải chuỗi bít Ví dụ, chuỗi bít 11110000 bít bít ý nghĩa nhƣ hình sau: Hình 1.1 Khái niệm bít có ý nghĩa thấp Kỹ thuật thủy vân dựa vào bít ý nghĩa sử dụng hàm băm mật mã để xây dựng mã xác thực (MAC – Message Authentication Code) Để tính MAC thơng điệp (dãy byte có độ dài tùy ý) ta sử dụng hàm băm 𝐻 nhƣ sau: 𝑀𝐴𝐶 = 𝐻(𝑀) Trong đó, H hàm băm cho trƣớc nhƣ 𝑀𝐷5, 𝑆𝐻𝐴1, 𝑆𝐻𝐴2, Khi MAC có độ dài cố định không phụ thuộc vào độ dài thông điệp M Ngoài ra, hàm băm 𝐻 hàm chiều, nghĩa từ M tính MAC dễ dàng nhƣng từ MAC suy đƣợc 𝑀 Để tính MAC ghi bất kỳ, lƣợc đồ thủy vân xác định theo công thức sau: 𝑀𝐴𝐶 = 𝐻(𝑆𝑘 ||𝐻(𝑃| 𝑆𝑘 ) Trong đó, 𝑆𝑘 khóa bí mật 𝑃 giá trị trƣờng khóa ghi xét, phép toán || dùng để ghép hai dãy Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn 20 ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - PHẠM VIẾT HOÀI BẢO VỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU BẰNG KỸ THUẬT THỦY VÂN DỰA VÀO GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ THUẬT TOÁN MỞ RỘNG... tài ? ?Bảo vệ CSDL kỹ thuật thủy vân dựa vào giải thuật di truyền thuật toán mở rộng hiệu? ?? làm luận văn tốt nghiệp Nội dung luận văn đƣợc tổ chức thành chƣơng: Chƣơng Tổng quan, Chƣơng Thủy vân. .. phép biến đổi theo thuật toán di truyền, phép biến đổi mở rộng hiệu, ….Trong số kỹ thuật giấu tin thủy vân dựa phép biến đổi theo giải thuật di truyền mở rộng hiệu đạt đƣợc hiệu cao nên đƣợc nhiều