Nhập môn bảo Đảm và an ninh thông tin báo cáo thực hành lab 3

- Chuyển đổi thông điệp bí mật thành chuỗi nhị phân.- Chèn từng nhóm 3 bit của thông điệp vào các bit LSB của các pixel liêntiếp trong hình ảnh cho đến khi thông điệp được chèn hết.. Che

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT THÔNG TIN

NHẬP MÔN BẢO ĐẢM VÀ AN NINH THÔNG TIN

BÁO CÁO THỰC HÀNH LAB 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

……., ngày…… tháng……năm 2024

Người nhận xét

(Ký tên và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

NỘI DUNG BÀI LÀM

I Lý thuyết

1 Giới thiệu

2 Nhúng bit (LSB)

3 Che giấu và lọc

4 Thuật toán và biến đổi

II Những loại steganography thông dụng

1 Steganography hình ảnh

2 Steganography video

3 Steganography audio

4 Steganography document

III DEMO

1 Ẩn dữ liệu trong file ảnh

2 Ẩn dữ liệu trong video

3 Ẩn dữ liệu trong file audio

4 Ẩn dữ liệu trong file document

Link DEMO: Link

KẾT LUẬN

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Hình 4

Hình 5

Hình 6

Hình 7

Hình 8

Hình 9

Hình 10

Hình 11

Hình 12

Hình 13

Hình 14

Hình 15

Hình 16

Hình 17

Hình 18

Hình 19

Hình 20

Hình 21

Hình 22

Hình 23

Hình 24

Hình 25

Hình 26

Hình 27

Hình 28

Hình 29

Hình 30

Hình 31

Hình 32

Hình 33

Hình 34

Hình 36

Hình 37

Hình 38

Hình 39

Hình 40

Hình 41

Hình 42

Hình 43

Hình 44

Hình 45

Hình 46

Hình 47

Hình 48

Hình 49

Hình 50

Hình 51

Hình 52

Hình 53

Hình 54

Hình 55

Hình 56

Hình 57

Hình 58

Hình 59

Hình 60

Hình 61

Hình 62

Hình 63

Hình 64

Hình 65

Hình 66

Hình 67

Hình 68

Hình 69

Hình 70

Hình 71

Hình 72

Hình 73

Hình 74

Hình 75

Hình 76

Hình 77

Hình 78

Hình 80

I Lý thuyết

1 Giới thiệu

Với sự phát triển mạnh mẽ của Internet và phương tiện truyền thông, nhu cầutruyền tải dữ liệu một cách an toàn cũng tăng cao Điều này đã thúc đẩy sự xuấthiện và phát triển của nhiều kỹ thuật tiên tiến để đảm bảo tính an toàn của dữliệu khi lưu trữ và truyền tải qua mạng

Một trong những kỹ thuật phổ biến là Steganography, một quy trình bí mậtnhúng thông tin vào bên trong một nguồn dữ liệu mà không làm thay đổi tínhchất hoặc chất lượng của dữ liệu gốc Steganography là nghệ thuật viết tin nhắn

ẩn một cách không ai ngoài người biết có thể phát hiện ra Thông tin được ẩnkhông duy trì ở định dạng ban đầu, mà thay vào đó được chuyển đổi thành cácđối tượng đa phương tiện như hình ảnh, video hoặc âm thanh Kỹ thuật này cóthể được sử dụng trong nhiều mục đích, từ bảo vệ bí mật thông tin đến đánh dấubản quyền trong công nghiệp giải trí và phần mềm

2 Nhúng bit (LSB)

Phương pháp phổ biến nhất để ẩn dấu dữ liệu là sử dụng các bit ít trọng số nhất,thường là bit LSB (Least Significant Bit) Phương pháp này là thay đổi các bitcuối cùng của các byte dữ liệu, vì sự thay đổi này ít ảnh hưởng nhất đến giá trịban đầu của byte Trong một hình ảnh, dữ liệu ẩn được chia nhỏ và chèn vàocác bit LSB của mỗi pixel

Mặc dù phương pháp này có nhược điểm, nhưng vì nó dễ thực hiện, nên trở nênphổ biến Tuy nhiên, cần phải sử dụng các định dạng nén thông minh để đảmbảo rằng thông tin không bị mất hoặc biến đổi trong quá trình nén

Các bước để ẩn dấu dữ liệu bằng phương pháp LSB trong hình ảnh bao gồm:

- Chuyển đổi thông điệp bí mật thành chuỗi nhị phân.

- Chèn từng nhóm 3 bit của thông điệp vào các bit LSB của các pixel liêntiếp trong hình ảnh cho đến khi thông điệp được chèn hết

- Lưu lại hình ảnh đã chứa thông điệp ẩn

Phương pháp này có thể thực hiện được bằng cách viết code hoặc sử dụng cácphần mềm có sẵn trên mạng Một ví dụ là Steganography Tool, một công cụgiúp thực hiện việc ẩn giấu dữ liệu một cách hiệu quả Kết quả cuối cùngthường là hình ảnh che dấu thông tin mà khó phát hiện được sự thay đổi so vớihình ảnh gốc

3 Che giấu và lọc

Có một phương pháp khác để che giấu thông điệp trong hình ảnh, sử dụng côngnghệ 24 bit cho mỗi pixel, có thể áp dụng cho cả ảnh màu và ảnh đen trắng.Phương pháp này tương tự như việc tạo ra một dạng hình mờ hoặc tạo dấu tronghình ảnh bằng cách điều chỉnh độ sáng của các thành phần hình ảnh

Trong khi mặt nạ có thể thay đổi các thuộc tính có thể nhìn thấy trong một hìnhảnh, phương pháp này có thể được thực hiện một cách mà mắt người không thểnhận biết được Do đó, phương pháp này mạnh mẽ hơn so với kỹ thuật nhúngbit, vì nó không chỉ che giấu thông điệp mà còn tránh được việc phát hiện bởimắt người

4 Thuật toán và biến đổi

Steganography có thể sử dụng các kỹ thuật dựa trên chức năng toán học trongcác thuật toán nén, như JPEG Trong JPEG, dữ liệu nén được lưu dưới dạng sốnguyên và tính toán phải làm tròn cho quá trình lượng tử hóa, tạo ra lỗi làm tròn

và định dạng lossy Hình ảnh JPEG sử dụng Discrete Cosine Transform (DCT)

để nén, và khi một tập tin được steganographically nhúng vào một hình ảnhJPEG, mối quan hệ của các hệ số DCT có thể thay đổi Các phương pháp khác

dụng, tuy nhiên, chúng cung cấp các ưu điểm khác nhau.

Biến đổi wavelet là phương pháp tốt cho việc biểu diễn các tín hiệu thoáng qua,nhưng không cho mịn, trong khi DCT thích hợp cho các tín hiệu định kỳ Cácphương pháp này không phụ thuộc vào định dạng hình ảnh để giữ lại thông điệp

ẩn sau khi chuyển đổi giữa các định dạng lossless và lossy

Để ẩn dữ liệu, các bước bao gồm việc thực hiện các biến đổi như DCT hoặcbiến đổi wavelet của hình ảnh và tìm các hệ số dưới một ngưỡng cụ thể, sau đóthay thế các bit với bit được ẩn và lưu lại hình ảnh Đối với việc phục hồi dữliệu, các biến đổi được sửa đổi để trích xuất các dữ liệu ẩn và kết hợp các bitvào một thông điệp thực sự

II Những loại steganography thông dụng

1 Steganography hình ảnh

Để che giấu hoặc ẩn dữ liệu quan trọng trong một file ảnh mà không làm thayđổi về mặt thị giác của nó, chúng ta có thể sử dụng kỹ thuật nhúng thông tin vàotrong các thành phần màu của ảnh Trong trường hợp sử dụng một bức ảnh màu

24 bit, mỗi thành phần màu (đỏ, xanh lá, xanh dương) có thể được sử dụng đểlưu trữ một bit của dữ liệu ẩn Với mỗi pixel trong bức ảnh, chúng ta có thể lưutrữ 3 bit của dữ liệu ẩn

Ví dụ, nếu chúng ta có một bức ảnh có độ phân giải 800 x 600, tức là tổng cộng

480000 pixel, và mỗi pixel có thể lưu trữ 3 bit dữ liệu ẩn, thì tổng cộng có thểlưu trữ được 1440000 bits (180000 bytes) dữ liệu ẩn

Kỹ thuật này cho phép chèn một lượng lớn dữ liệu ẩn vào trong một bức ảnh màvẫn giữ được vẻ bề ngoài bình thường của nó, đồng thời không gây ra sự nghingờ từ phía người xem Điều quan trọng là lựa chọn cẩn thận về cách sắp xếp

dữ liệu để tránh việc gây ra hiện tượng nhiễu hoặc biến đổi đáng kể về mặt thịgiác của bức ảnh.

2 Steganography video

Quá trình che giấu thông tin bí mật trong video là một phương pháp khá phứctạp và mạnh mẽ Thông tin bí mật được chia nhỏ thành các index và sau đóđược đặt vào các khung hình của video Kỹ thuật này hoạt động bằng cách ẩnthông tin trong cả file hình ảnh và file âm thanh của video

Cụ thể, thông tin bí mật được chia nhỏ và đặt vào các khung hình (frame) củavideo Khi xem video, các thông tin này sẽ được truyền đi khi mỗi khung hìnhđược hiển thị Điều này làm cho việc phát hiện thông tin ẩn trong video trở nênkhó khăn, vì sự thay đổi của các điểm ảnh và âm thanh trong video không đáng

kể và không thể nhận biết được bằng mắt thường

Quá trình này thường được thực hiện trong quá trình biến đổi hành động củavideo, nơi các thông tin bí mật được bổ sung vào trong thời gian diễn ra cáchành động trong video Kết quả là một lượng lớn thông tin bí mật có thể được

ẩn trong file video mà không gây ra sự nghi ngờ từ phía người xem

3 Steganography audio

Ẩn giấu thông tin quan trọng trong một file audio là một phương pháp mạnh mẽ

để đảm bảo an toàn thông tin mà không làm thay đổi sự nhận biết của ngườinghe Các định dạng audio thông dụng như MP3, WAV thường được sử dụng

để ẩn dữ liệu

Trong xử lý tín hiệu âm thanh, tín hiệu tuần tự được biểu diễn dưới dạng mộtchuỗi bit số Quá trình này bao gồm việc lấy mẫu và chuyển đổi chúng thànhcác mức điện áp hoặc mức tín hiệu, sau đó chuyển thành giá trị số thông qua

gần đúng của tín hiệu tương tự ban đầu, và tạo ra sai số lượng tử.

Quá trình lấy mẫu của tín hiệu âm thanh phải được thực hiện với tốc độ ít nhất

là gấp đôi tần số cao nhất của tín hiệu ban đầu để có thể khôi phục lại tín hiệumột cách chính xác Ví dụ, trong mạng điện thoại, tiếng nói của con người đượclấy mẫu ở tần số 8000 Hz, trong khi các ứng dụng âm nhạc thường sử dụng tốc

độ lấy mẫu là 44,1 kHz

Các tệp âm thanh thực tế thường được nén để giảm kích thước, nhưng điều nàythường dẫn đến sự giảm chất lượng âm thanh Tuy nhiên, trong audiosteganography, các kỹ thuật nén này có thể được sử dụng để che giấu thông tinmột cách hiệu quả mà không làm thay đổi quá nhiều về chất lượng âm thanh

Các phương pháp phổ biến trong audio steganography bao gồm việc sử dụng cơchế LSB coding (chèn bit) và Tone Insertion, nơi thông tin được ẩn vào cácphần nhỏ của tín hiệu âm thanh mà người nghe không thể phát hiện được

4 Steganography document

Steganography document là một phương pháp phổ biến để ẩn giấu thông tin bímật trong các tập tin văn bản như txt, pdf, doc, và nhiều định dạng khác.Phương pháp này tận dụng các khoảng trống có sẵn trong tài liệu để nhúng dữliệu dựa trên cấu trúc Binary File Format, giúp người dùng ẩn thông tin mộtcách hiệu quả mà không làm thay đổi cấu trúc hoặc gây ra sự nghi ngờ từ phíangười đọc

Có nhiều kỹ thuật mã hóa được áp dụng trong văn bản, bao gồm:

1 Mã hóa trực tiếp trong văn bản: Sử dụng các phương pháp như cú pháp, ngữnghĩa, P.Wayner method, và sử dụng sai sót trong quá trình dịch văn bản đểnhúng thông tin bí mật

2 Dựa vào định dạng văn bản: Sử dụng không gian trống chưa sử dụng nhưkhoảng trắng, vị trí trống ở cuối dòng, dịch dòng hoặc dịch chuyển ký tự để ẩnthông tin.

3 Dựa vào cấu trúc tập tin: Phân loại dữ liệu ẩn vào các loại tập tin không cấutrúc, dựa trên chunk, hoặc dựa trên thư mục

Hiện nay, có nhiều công cụ được phát triển để hỗ trợ việc mã hóa thông tin bímật trong tài liệu, bao gồm Merge streams, Office XML, Data Stash, FoxHole,WbStego và nhiều công cụ khác Điều này giúp người dùng thực hiện quá trìnhsteganography trong tài liệu một cách dễ dàng và hiệu quả

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

Hình 2

- Chọn Add để link tới nơi chứa file ảnh

Hình 4

- Data chọn Browse để link tới file thông tin muốn ẩn trong file ảnh

Hình 5

Hình 6

- Chọn Hide Data! để tiến hành ẩn dữ liệu

- Chọn nơi lưu file ảnh đã có dữ liệu ẩn

Hình 8

- Kết quả sau khi hoàn tất ẩn dữ liệu bên dưới file ảnh

Hình 10 Tách dữ liệu ẩn khỏi file ảnh

- Mở OpenPuff v4.00, chọn Unhide

Hình 11

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

- Chọn Add Carriers để link tới nơi chứa file ảnh

Hình 13

Hình 14

- Chọn Unhide! để tiến hành tách dữ liệu ẩn

- Chọn nơi lưu

Hình 16

- Kết quả sau khi hoàn tất tách file dữ liệu ẩn

Hình 18

Phần mềm Quick Stego

- Chọn Open Image để chọn ảnh

Hình 20

- Chọn Open Text để thêm file text

Hình 21

Hình 22

- Chọn Hide Text

- Chọn Save Image để lưu ảnh

Hình 24

Hình 25

Để xem thông điệp được giấu bên trong file ảnh, người dùng chỉ cần mở ảnh cóchứa thông điệp ẩn là được, nếu cần lưu file thông điệp ẩn thì chọn Save Text

2 Ẩn dữ liệu trong video

Ẩn dữ liệu:

- Mở OpenPuff v4.00, chọn Hide

Hình 27

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

- Chọn Add để link tới nơi chứa file video

Hình 29

Hình 30

- Data chọn Browse để link tới file thông tin muốn ẩn trong file video

Hình 32

- Chọn Hide Data! để tiến hành ẩn dữ liệu

Hình 33

- Chọn nơi lưu file video đã có dữ liệu ẩn

- Kết quả sau khi hoàn tất ẩn dữ liệu bên dưới file video

Hình 35

Hình 36 Tách dữ liệu ẩn khỏi file video

Hình 37

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

Hình 38

- Chọn Add Carriers để link tới nơi chứa file video

Hình 40

- Chọn Unhide! để tiến hành tách dữ liệu ẩn

Hình 41

- Chọn nơi lưu

- Kết quả sau khi hoàn tất tách file dữ liệu ẩn

Hình 43

Hình 44

3 Ẩn dữ liệu trong file audio

- Mở OpenPuff v4.00, chọn Hide

Hình 45

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

Hình 46

- Chọn Add để link tới nơi chứa file audio

Hình 48

- Data chọn Browse để link tới file thông tin muốn ẩn trong file audio

Hình 49

Hình 50

- Chọn Hide Data! để tiến hành ẩn dữ liệu

- Chọn nơi lưu file audio đã có dữ liệu ẩn

Hình 52

- Kết quả sau khi hoàn tất ẩn dữ liệu bên dưới file audio

Hình 54 Tách dữ liệu ẩn khỏi file audio

- Mở OpenPuff v4.00, chọn Unhide

Hình 55

- Nhập password có thể nhập nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thểnhập 2 password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

- Chọn Add Carriers để link tới nơi chứa file audio

Hình 57

Hình 58

- Chọn Unhide! để tiến hành tách dữ liệu ẩn

- Chọn nơi lưu

Hình 60

- Kết quả sau khi hoàn tất tách file dữ liệu ẩn

Hình 62

4 Ẩn dữ liệu trong file document

- Chọn Add để link tới nơi chứa file document

Hình 65

Hình 66

- Data chọn Browse để link tới file thông tin muốn ẩn trong file document

Hình 68

- Chọn Hide Data! để tiến hành ẩn dữ liệu

Hình 69

- Chọn nơi lưu file document đã có dữ liệu ẩn

- Kết quả sau khi hoàn tất ẩn dữ liệu bên dưới file document

Hình 71

Hình 72 Tách dữ liệu ẩn khỏi file document

Hình 73

- Nhập password có thể nhập 3 pass cho A, B, C nhưng cũng có thể nhập 2password hoặc tối thiểu phải nhập password cho A

Hình 74

- Chọn Add Carriers để link tới nơi chứa file document

Hình 76

- Chọn Unhide! để tiến hành tách dữ liệu ẩn

Hình 77

- Chọn nơi lưu

- Kết quả sau khi hoàn tất tách file dữ liệu ẩn

Hình 79

Hình 80

Link DEMO: Link

Trong bối cảnh môi trường truyền thông ngày càng phát triển và sự quan tâmtăng cao đối với an ninh thông tin, việc áp dụng các kỹ thuật steganography trởnên ngày càng quan trọng và phổ biến Từ việc che giấu thông tin trong hìnhảnh, âm thanh, video cho đến văn bản, chúng ta đã thấy rằng steganographycung cấp một phương tiện hiệu quả để bảo vệ thông tin bí mật và truyền tảithông tin một cách an toàn.

Trong các lĩnh vực như an ninh mạng, bản quyền, và quản lý thông tin,steganography đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính bảo mật của dữliệu Các phương pháp steganography không chỉ giúp che giấu thông tin mà còn

có thể được sử dụng để xác thực nội dung, bảo vệ bản quyền, và ngăn chặn việcsao chép trái phép

Mặc dù có nhiều ưu điểm, các kỹ thuật steganography cũng đối diện với cácthách thức như việc phát hiện và giải mã thông tin ẩn Tuy nhiên, với sự pháttriển của công nghệ và sự tinh tế trong việc phát triển các thuật toán, chúng ta

có thể cải thiện hiệu suất và độ an toàn của steganography

Tổng kết lại, steganography là một công cụ mạnh mẽ và đa dạng có thể được ápdụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Việc nghiên cứu và phát triển các kỹ thuậtsteganography tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin vàtạo ra môi trường truyền thông an toàn hơn