Luận văn công nghệ thông tin xây dựng ứng dụng giấu tin trong ảnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIẤU TIN TRONG ẢNH NGÔ NHẬT NGUYÊN LÊ TRỌNG THẮNG BIÊN HÒA, THÁNG 11/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIẤU TIN TRONG ẢNH SVTH : NGÔ NHẬT NGUYÊN LÊ TRỌNG THẮNG GVHD :Th.S NGUYỄN VŨ DUY QUANG BIÊN HÒA, THÁNG 11/2012 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn các giảng viên trường Đại Học Lạc Hồng, các thầy cô khoa Công Nghệ Thông Tin đã giảng dạy và hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian chúng em theo học tại trường. Chúng em xin gởi lời cảm ơn đến Th.S Nguyễn Vũ Duy Quang, là giáo viên đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Chúng em xin gởi lời cảm ơn đến Th.S Chu Nguyên Hoàng Minh, là giáo viên phản biện đã có những ý kiến đóng góp để chúng em hoàn chỉnh đề tài. Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy, các cô trong khoa Công Nghê Thông Tin đã có những ý kiến đóng góp trong các buổi báo cáo tiến độ. Ngoài ra chúng em xin cảm ơn các bạn trong lớp cùng toàn thể gia đình và người thân đã giúp đỡ, động viên chúng em trong quá trình thực hiện đề tài này. Với vốn kiến thức còn hạn chế cùng những điều kiện khách quan không cho phép, đề tài của chúng em khó tránh khỏi những thiếu sót cũng như chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu. Do đó, chúng em hy vọng tiếp tục nhận được những ý kiến đóng góp và hướng dẫn của quý thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Biên Hoà, tháng 11 năm 2012 Sinh viên thực hiện Ngô Nhật Nguyên Lê Trọng Thắng Mục Lục Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Lịch sử nghiên cứu 2 2.1 Trên thế giới 2 2.2 Trong nước 3 3. Mục tiêu nghiên cứu 4 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 4.1. Đối tượng nghiên cứu 4 4.2. Phạm vi nghiên cứu 4 5. Phương pháp nghiên cứu 4 6. Những đóng góp mới của đề tài và những vấn đề mà đề tài chưa thực hiện được 5 6.1 Những đóng góp mới 5 6.2 Những vấn đề chưa thực hiện được 5 7. Kết cấu của đề tài 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN AN TOÀN THÔNG TIN VÀ GIẤU TIN TRONG ẢNH 7 1.1. Một số khái niệm cơ bản về an toàn thông tin 7 1.1.1. Khái niệm thông tin 7 1.1.2. Khái niệm an toàn, bảo mật thông tin 7 1.1.3. Vai trò của an toàn thông tin 8 1.1.4. Các phương pháp bảo vệ thông tin 8 1.1.4.1. Phương pháp bảo vệ thông thường 8 1.1.4.2. Phương pháp bảo vệ vật lý 8 1.1.4.3. Phương pháp bảo vệ dùng phần mềm 8 1.2. Tổng quan về giấu tin trong ảnh 9 1.2.1. Khái niệm che giấu thông tin 9 1.2.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin 10 1.2.3. Vài nét về lịch sử giấu tin 12 1.2.4. Một số ứng dụng của kỹ thuật giấu tin 13 1.2.5. Khái niệm về giấu tin trong ảnh số 14 1.2.6. Một số đặc điểm của việc giấu thông tin trên ảnh số 15 1.2.7. Các phương pháp giấu tin 16 1.2.8. Mô hình chung của kỹ thuật giấu tin trong ảnh 17 1.3. Tiểu kết 18 CHƯƠNG 2: CÁC THUẬT TOÁN GIẤU TIN TRONG ẢNH 19 2.1. Tổng quan về các thuật toán giấu tin trong ảnh 19 2.1.1 Giấu tin theo khối bít đơn giản 19 2.1.2 Thuật toán giấu tin Wu-Lee 20 2.1.3 Thuật toán giấu tin Chan-Pan-Tseng 20 2.1.4 Thuật toán giấu tin CPTE 22 2.2. Thuật toán giấu tin LSB 24 2.2.1. Khái niệm bit có trọng số thấp LSB 24 2.2.2. Phương pháp giấu tin LSB 25 2.2.3. Sự khác nhau giữa giấu tin trong ảnh đen trắng với ảnh màu 25 2.3. Tiểu kết 27 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ẢNH BITMAP 28 3.1. Sơ lược về các loại ảnh JPEG, GIF, PNG 28 3.2. Cấu trúc ảnh Bitmap. 30 3.2.1. Tổng quan về ảnh Bitmap 30 3.2.2. Cấu trúc ảnh Bitmap 31 3.3. Khái niệm về ảnh trắng đen, đa cấp xám và ảnh màu. 34 3.3.1. Ảnh đen trắng và đa cấp xám. 34 3.3.2. Ảnh màu 34 3.4. Tiểu kết 35 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 36 4.1.Lưu đồ cho hai chức năng chính giấu tin và lấy tin 36 4.2. Xây dựng giao diện chức năng của chương trình 39 4.2.1. Chức năng giấu tin văn bản vào ảnh 40 4.2.2. Chức năng lấy tin văn bản đã giấu từ ảnh 42 4.2.3. Chức năng giấu tập tin âm thanh vào ảnh 44 4.2.4. Chức năng lấy tập tin âm thanh đã được giấu từ trong ảnh. 47 4.2.5. Chức năng giấu ảnh trong ảnh 48 4.2.6. Chức năng lấy ảnh giấu trong ảnh. 50 4.2.7. Chức năng giấu tập tin tài liệu vào ảnh. 51 4.2.8. Chức năng lấy tập tin tài liệu đã giấu trong ảnh. 53 4.3. Tiểu kết 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 -1- PHN M U 1. Lý do ch tài Ngày nay, cuc sng ngày càng phát tri bùng n mnh m ca khoa hc và công ngh. Công ngh t trong nhiu  vc nm vai trò quan trng trong cuc sng. Các tài liu, thông tin trên bàn giy ngày  vào các h  d liu trên máy tính. Bên cc truyng ngày càng ln lên theo nhu cu ca mi. Tuy nhiên, vi vic ct gi và truyn ti thông tin cn quan tâm nhin v bm an toàn và bo mt thông tin là rt cn thit. Mã hóa thông tin là m bo an toàn và bo mt thông tin theo n thng theo mt qui tc tha thuc gii gi nhn. Tuy nhiên, ng gây nên s chú ý ca ánh mt p. Mng tip cn mc an toàn và bo mt  hin din ca các thông tin quan trng trong nhng bc nh ng. S khác bit gia bc nh có giu thông tin và nhng bc nh thông ng là rt nh nên hn ch c s chú ý và nghi ng ct khác, dù các bc nh có giu thông tin b phát hin là có chc tìm c ni dung ct khó có th thc hic vì quá trình giu tin có kt hp v bo mt cao. Nhìn   tng quát thì giu t h mã mt nhm bo an toàn thông tin m là gic kh  hic s tn ti ca thông tin. Khác vi mã hóa thông tin là chng s truy cp và sa cha mt cách trái phép, mc tiêu ca giu thông tin là làm cho thông tin trn ln vm u này s c s phát hin ca các tin t gim kh  giãi mã. Chính vì v ng ng dng giu tin trong ng s góp phn giúp cho vic m bo ap. 2. Lch s nghiên cu 2.1 Trên th gii  Hide and seek v5.0 -2- ng dng Hide and seek do Colin Maroney vi giu tin vào nh GIF. ng dng chy trên nng ch o là giu ngu nhiên nên nng thông tin cn giu nh thì nó s c tru khp nh. Tuy nhiên nng thông tin nhiu  b phát hin. Hn ch c gic tn th ch s dng mt s k thut giu tin trong nh vc 32m nh. Nu s dc này s xut hinh. Hình 1 : Giao din chính ng dng Hide and seek -3-  S-tool  -tool vit tt ca Steganography tool, m  c phát trin b giu tin trong nh BMP, GIF và tp âm thanh, Vi giao din kéo th tin dy trên nn Windows 98/ME/2000. Hình 2 : Giao din -tool c Hit s t chng hc quan tâm và nghiên cu c giu tin ngày càng nhit s vin nghiên cu khoa hc, vin công ngh i Hc Công Ngh thui Hc Quc Gia Hà Ni và i Hng.  xut thut toán giu tin mt không ph thun giu và giá tr m nh trong khi nh g tin hành bii khi nh gc. Thut toán có tên gi là thut toán giu tin HT. Thut toán HT vng bii chui bít d liu gc cho tha mãn vu kin nhúng các dãy bít cn ging. -4- 3. Mc tiêu nghiên cu  c thc hin vi mc tiêu xây dng mt phn mm cho phép giu thông tin s cn bo mt vào trong mng d liu s khác, sao cho s bii cu tin là rt khó nhn bit. C th phn mm cho phép giu mng là mt bc nh nhm bo tính an toàn và bo mt. Ni dung chi tit gm : - Các thut toán giu tin trong nh trong min quan sát. - nh dng nh màu Bitmap. - Xây dng giao din cho phép nhp mp cn che giu vào mt bc nh màu Bitmap. - Xây dng thêm mt s ch rng (giu mt tn vào nh, giu mt nh bo mt vào nh, giu các tp tin âm thanh vào nh) . ng và phm vi nghiên cu ng nghiên cu - Các thut toán giu tin trong nh. - Các loi nh s, ng, nh xám, Bitmap, JPEG, PNG 4.2. Phm vi nghiên cu - Thut toán giu tin trong p cn min quan sát, min không gian. - nh dng Bitmap. u - Tìm hiu ngun gc khái nim giu tin t các ngu Wikipedia, Johnson & Johnson Technology Consultants (www.jjtc.com). - Tìm hiu v nh dng nh màu Bitmap thông qua các website h tr. - Tìm hiu v các thut toán giu thông tin trong nh s. [...]... (lấy tin) (Hình 1.3) Thông tin mật Ảnh gốc Giấu tin Ảnh chứa tin Khóa a) Chèn tin Ảnh gốc Ảnh chứa tin Tách tin Thông tin mật Khóa b) Tách tin Hình 1.3 : Quá trình giấu tin và tách tin Các thành phần trong một hệ giấu tin trong ảnh:  Thông tin mật: là một thông điệp hay tệp văn bản mà ta muốn giấu đi sự xuất hiện  Ảnh gốc: ảnh được dùng làm môi trường nhúng tin vào, còn gọi là ảnh phủ  Khóa: khóa... thuật toán khác thì giấu chất lượng ảnh tốt hơn nhưng lượng thông tin giấu được ít và quá đơn giản không đảm bảo được độ an toàn thông tin Bảng sau sẽ liệt kê những khác nhau cơ bản giữa giấu thông tin trong ảnh đen trắng và ảnh màu -2 6Giấu thông tin trong ảnh đen trắng Giấu thông tin trong ảnh màu hoặc ảnh xám Thông tin giấu ít hơn Thông tin giấu nhiều hơn Có cùng kích cỡ với ảnh Khả năng bị phát... hướng xây dựng chương trình -19- CHƢƠNG 2: CÁC THUẬT TOÁN GIẤU TIN TRONG ẢNH Giấu tin trong ảnh chiếm tỷ lệ lớn trong các chương trình ứng dụng, hệ thống giấu tin đa phương tiện Ngoài yêu cầu đảm bảo an toàn thông tin thì giấu tin trong ảnh đòi hỏi cần đáp ứng được số lượng thông tin được giấu bên trong ảnh Sử dụng thuật toán giấu tin cho phù hợp với nhu cầu là hết sức quan trọng Phổ biến trong phương... giấu thông tin với việc sử dụng ảnh số làm phương tiện mang tin Giấu thông tin trong ảnh số có nhiều ứng dụng trong thực tế như trong việc xác định quyền sở hữu, chống xuyên tạc thông tin và gửi thông điệp một cách an toàn Ngày nay, giấu tin trong ảnh nhận được nhiều sự quan tâm của các cá nhân, tổ chức, trường đại học trong việc nghiên cứu về lĩnh vực này Giấu tin trong ảnh là thủ thuật giấu thông tin. .. Chƣơng 1 : Tổng quan an toàn thông tin và giấu tin trong ảnh Trong chương này sẽ trình bày khái quát về cơ sở lý thuyết an toàn thông tin và giấu tin trong ảnh, các phương pháp bảo vệ thông tin, lịch sử nguồn gốc thuật ngữ giấu tin, các khái niệm về giấu tin trong ảnh số  Chƣơng 2 : Các thuật toán giấu tin trong ảnh Tìm hiểu các thuật toán giấu tin trong miền quan sát Trong chương này nhóm sẽ trình... hiện thấp giấu thông tin cao hơn ảnh màu Độ an toàn thông tin thấp do dễ bị phát Độ an toàn cao hiện có thông tin chứa thông tin bên trong Các thuật toán giấu ít, phức tạp Nhiều thuật toán và có nhiều hướng mở rộng phát triển Như áp dụng giải thuật di truyền Bảng 2.2 : Sự khác nhau giữa giấu thông tin trong ảnh đen trắng và ảnh màu Ảnh gốc Ảnh có giấu tin Hình 2.2 : Ảnh màu sau khi giấu tin rất khó... chủ yếu giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin là mã hoá làm biến đổi thông điệp ban đầu đi tức là giấu đi ý nghĩa của thông tin, còn với giấu thông tin thì người ta sẽ khó biết được là có thông tin giấu bên trong hay không tức là giấu đi sự hiện diện của thông tin Về bản chất giấu tin gần với nén dữ liệu hơn Tóm lại giấu -1 0tin và mã hóa có mối quan hệ mật thiết với nhau, cùng xây dựng một hệ thống... các thuật toán giấu thông tin trong ảnh màu và giấu thông tin trong ảnh đen trắng là khác nhau Trong khi đối với ảnh màu thì các thuật toán chú trọng vào việc làm sao giấu được càng nhiều thông tin càng tốt thì các thuật toán áp dụng cho ảnh đen trắng lại tập trung vào việc làm thế nào để thông tin giấu khó bị phát hiện nhất [3], [9], [10] -16 Chất lượng của ảnh sau khi giấu thông tin : Các thuật... -27- Ảnh gốc Ảnh có chứa tin Hình 2.3: Ảnh đen trắng sau khi giấu cùng một lượng thông tin như ảnh màu nhưng chất lượng kém hơn 2.3 Tiểu kết Thuật toán giấu tin là phần cốt lõi trong một hệ giấu tin trong ảnh Trong chương này nhóm đã xác định được thuật toán giấu tin LSB để sử dụng trong chương trình Chương tiếp theo, nhóm sẽ trình bày về các loại ảnh và chọn ra loại ảnh làm môi trường chứa thông tin. .. Nêu cách giấu thông điệp vào ảnh, cách lấy lại thông điệp đã giấu khi nhận được bức ảnh chứa thông tin và trình bày kết quả sau thời gian nghiên cứu Phần kết luận Đưa ra những kết luận và kiến nghị về chương trình đã xây dựng -7- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN AN TOÀN THÔNG TIN VÀ GIẤU TIN TRONG ẢNH 1.1 Một số khái niệm cơ bản về an toàn thông tin Trong cuộc sống, con người luôn có nhu cầu trao đổi thông tin với . về giấu tin trong ảnh 9 1.2.1. Khái niệm che giấu thông tin 9 1.2.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin 10 1.2.3. Vài nét về lịch sử giấu tin 12 1.2.4. Một số ứng dụng của kỹ thuật giấu tin. năng giấu tập tin âm thanh vào ảnh 44 4.2.4. Chức năng lấy tập tin âm thanh đã được giấu từ trong ảnh. 47 4.2.5. Chức năng giấu ảnh trong ảnh 48 4.2.6. Chức năng lấy ảnh giấu trong ảnh. . TOÁN GIẤU TIN TRONG ẢNH 19 2.1. Tổng quan về các thuật toán giấu tin trong ảnh 19 2.1.1 Giấu tin theo khối bít đơn giản 19 2.1.2 Thuật toán giấu tin Wu-Lee 20 2.1.3 Thuật toán giấu tin