Báo cáo tốt nghiệp nghiên cứu một số thuật toán giấu tin và giải pháp tăng cường hiệu quả của việc giấu tin trong ảnh

LOGO 1/37 Nghiên cứu một số thuật toán giấu tin và giải pháp tăng cường hiệu quả của việc giấu tin trong ảnh Giáo viên hướng dẫn: Khoa CNTT Khoa CNTT 2/37 Nội dung Đặt vấn đề 1 Những khái niệm cơ bản 2 Tổng quan một số phương pháp giấu tin trong ảnh số 3 Một số phương pháp giấu tin theo khối dữ liệu môi trường 4 Đề mô chương trình 6 Kết quả đạt được và hướng phát triển 5 3/37 1. Đặt vấn đề  Yêu cầu bảo mật các ứng dụng ngày càng cao.  Giấu tin(information hiding)- giải pháp đầy triển vọng.  Có rất nhiều phương pháp giấu tin trong ảnh, tuy nhiên không phải phương pháp nào cũng có thể chống lại khả năng thay đổi định dạng ảnh (nén ảnh có mất mát thông tin, thay đổi kích thước, co giãn, cắt xén ảnh…).  Yêu cầu đưa ra giải pháp tăng cường tính bền vững của thông tin giấu khi nén ảnh mất dữ liệu (chuyển từ BMP sang JPEG). 4/37 2. Kết quả đạt được  Kết quả đạt được:  Nghiên cứu tổng quan các phương pháp giấu tin đã có.  Tìm hiểu kỹ một số phương pháp giấu tin.  Đề xuất một số phương pháp giấu tin trong ảnh số theo “khối dữ liệu” nhằm tăng tính bền vững thông tin giấu khi nén ảnh.  Cài đặt 4 pp đã tìm hiểu và đề xuất 4 giải pháp tăng cường.  Hướng phát triển:  Các phương pháp đã đề xuất chưa chắc chắn bền vững đối với các phép biến đổi hình học (co giãn, quay, dịch, …).  Tiếp tục tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp giấu tin trong ảnh số. 5/37 3. Những khái niệm cơ bản (1/6)  Giấu tin: Là kỹ thuật nhúng một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác.  Phân loại: Theo Fabien A. P. Petitcolas đề xuất năm 1999:  Đồ án tập trung giải quyết một số vấn đề về giấu tin mật. 6/37 3. Những khái niệm cơ bản (2/6)  Các thành phần của bài toán giấu tin:  Tin mật(M): Thông tin được giấu và cần được bảo vệ;  Môi trường giấu tin(C): Là môi trường chứa tin mật;  Khoá bí mật(K): Là khoá tham gia vào quá trình nhúng tin để tăng tính bảo mật.  Môi trường đã được giấu tin(C’): Là môi trường sau khi đã giấu tin. 7/37 3. Những khái niệm cơ bản (3/6)  Mô hình tổng quát:  Quá trình giấu tin: Ánh xạ E: C + M + K  C’  Quá trình trích rút tin: 8/37 3. Những khái niệm cơ bản (4/6)  Yêu cầu:  Chất lượng môi trường vẫn đảm bảo, tin nhúng khó phát hiện.  Tin mật cần được mã hoá trực tiếp vào thông tin của môi trường.  Tin mật phải bền vững với các phép biến đổi, tấn công.  Kết hợp các pp kiểm soát lỗi.  Quá trình trích rút tin không cần sử dụng môi trường gốc.  Ứng dụng:  Copyright protection:  Authentication and tamper detection:  Fingerprinting for Traitor Tracking  Watermarking for Image Authentication  Steganography: truyền thông tin mật  Các lĩnh vực khác: như y học, quân sự, khoa học… 9/37 3. Những khái niệm cơ bản (5/6)  Steganography:  Steganography cơ sở (Pure Steganography).  Steganography cơ sở là một bộ gồm <C, M, D, E>;  |C| ≥ |M|,  E : C × M → C,  D : C → M ,  D(E(c,m)) = m với mọi m ∈ M và c ∈ C, 10/37 3. Những khái niệm cơ bản (6/6)  Steganography nâng cao.  Steganography với khóa bí mật. • Steganography với khóa bí mật là một bộ gồm <C, M, K, DK, EK>, • |C| ≥ |M|, • EK : C×M×K → C, • DK : C×K → M, • DK(EK(c, m, k), k) = m với mọi m Є M, c Є C và k Є K .  Steganography với khoá công khai: Sử dụng hệ mã phi đối xứng với 2 khoá (bí mật và công khai) [...]... về mức xám (mức xám của các điểm ảnh trong khối lệch nhau không quá một giá trị 2α)  Kiểm tra số lượng khối thoả mãn, không đủ chọn môi trường khác  Mỗi khối giấu một bit thông tin  Vị trí giấu bit trong khối: trên tất cả các điểm ảnh của khối hoặc chọn một vài điểm thích hợp 16/37 a Giấu tin theo khối dữ liệu môi trường (2/8)  Quá trình giấu tin: Chọn ảnh môi trường Tin mật → chuỗi bit... tin vào các khối với yêu cầu: • Mỗi khối giấu một bit của tin mật, • Giấu vào tất cả các điểm ảnh trên khối hoặc chọn một vài điểm thích hợp, • Bit cần giấu được thay thế vào bit LSB của các điểm ảnh được chọn trên  Thực hiện giấu lần lượt vào các khối tìm được đến khi hết thông tin cần giấu 17/37 a Giấu tin theo khối dữ liệu môi trường (3/8)  Quá trình trích rút tin mật đã giấu: ... 18/37 a Giấu tin theo khối dữ liệu môi trường (4/8)  Chứng minh tính khả thi của thuật toán: 4 vấn đề 1 Có thể xác định được khối “khá đồng nhất” hay không? 2 Số khối có đủ để giấu tin hay không? 3 Khi thay đổi bit LSB tại khối giấu tin, có làm thay đổi tính “khá đồng nhất” hay không? 4 Khi chuyển định dạng của ảnh đầu vào của quá trình trích rút thông tin, một số pixel trên ảnh sẽ bị thay... giấu tin 26/37 b Giấu tin dựa vào đặc điểm của khối dữ liệu môi trường  Quá trình giấu tin: Đầu vào là ảnh BMP Tin cần giấu được biến thành chuỗi bit kết hợp với chuỗi bit kiểm soát lỗi  Chọn plane 1 để xác định “khối ổn định” và chọn plane 5 để giấu tin  Tìm các khối 8x8 thoả mãn yêu cầu của “khối ổn định” (giống nhau ở plane 1)  Thực hiện việc thế tại plane 5 bằng một bit của. .. thông tin cần  Kết hợp các bit đã lấy thành chuỗi Sử dụng thuật toán kiểm soát lỗi để phục hồi lại các bit bị sai (nếu có)  Trích luợng bit đã giấu và chuyển chuỗi bit thành tin mật 28/37 b Giấu tin dựa vào đặc điểm của khối dữ liệu môi trường  Ví dụ: 29/37 b Giấu tin dựa vào đặc điểm của khối dữ liệu môi trường  Tính bền vững của phương pháp:  Xác định vị trí khối và giấu tin là... giấu: Chọn ảnh cần trích rút tin  Xác định khóa của phương pháp, giá trị n - kích thước khối  Tìm các khối nxn thoả mãn yêu cầu “khá đồng nhất” về mức xám  Trong mỗi khối, lấy một bit cho chuỗi tin mật Ví trí lấy bit này tùy thuộc vào sự thống nhất trong quá trình giấu tin  Xét lần lượt các khối cho đến khi hết lượng thông tin cần  Chuyển chuỗi bit thu được thành dạng thông tin ban... giấu sử dụng phương pháp giấu đơn giản để giấu thông tin đánh giấu vào vị trí cuối file ảnh cho từng phương pháp – Xác định được thông tin có phải được giấu bằng các phương pháp của chương trình hay không; – Giúp chúng ta tìm kiếm thông tin một cách nhanh nhất  Đánh giấu kết thúc xâu bằng ký hiệu đặc biệt “#” trước khi giấu tin  Kết hợp tin cần giấu với các bit kiểm tra... trình giấu tin, chương trình thực hiện:      Xác định ảnh cần giấu tin, Xác định thông tin cần giấu, Mã hoá thông tin cần giấu, Xác định phương pháp giấu và đánh giấu phương pháp đó, Tiến hành giấu tin  Quá trình trích rút thông tin, chương trình thực hiện :  Xác định ảnh cần lấy tin,  Xác định thông tin đánh giấu là gì để xác định phương pháp đã giấu, ... thấp (bit thứ nhất, thứ hai, ) • Vị trí giấu tin lựa chọn các bit cao (bit thứ tư, bit thứ năm,…)  Thám mã sẽ phức tạp hơn, vì cần biết rõ thuật toán và vị trí của “khối ổn định” (cả thứ tự bit được xác định để làm tiêu chuẩn ổn định)  Khi nén mất thông tin bằng JPEG với tỷ lệ nén lớn (khoảng 30% đến 99%), kết quả trích rút thông tin chính xác 98%  Phương pháp này chưa cho kết quả tốt đối với... định ảnh cần lấy tin,  Xác định thông tin đánh giấu là gì để xác định phương pháp đã giấu,  Lấy thông tin đã giấu bằng phương pháp đã xác định được, xác định vị trí cuối của tin đã giấu và tách được thông tin ra,  Thực hiện giải mã thông tin, lấy lại thông tin đã giấu,  Lưu thông tin lấy được vào File *.txt vào cùng thư mục 36/37 . LOGO 1/37 Nghiên cứu một số thuật toán giấu tin và giải pháp tăng cường hiệu quả của việc giấu tin trong ảnh Giáo viên hướng dẫn: Khoa CNTT Khoa CNTT 2/37 Nội. hiểu và nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp giấu tin trong ảnh số. 5/37 3. Những khái niệm cơ bản (1/6)  Giấu tin: Là kỹ thuật nhúng một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối. CNTT 2/37 Nội dung Đặt vấn đề 1 Những khái niệm cơ bản 2 Tổng quan một số phương pháp giấu tin trong ảnh số 3 Một số phương pháp giấu tin theo khối dữ liệu môi trường 4 Đề mô chương trình 6 Kết