Tìm hiểu kỹ thuật nhúng thông tin để bảo vệ bản quyền cơ sở dữ liệu quan hệ

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN MINH KHÔI Chuyên ngành : KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số : 60.48.01 TÌM HIỂU KỸ THUẬT NHÚNG THÔNG TIN ĐỂ BẢO VỆ BẢN QUYỀN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI THẾ HỒNG Thái Nguyên, năm 2013 ii LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền Thông – Đại học Thái Nguyên dƣới hƣớng dẫn PGS TS Bùi Thế Hồng Trƣớc hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Bùi Thế Hồng, ngƣời có định hƣớng, kiến thức quý báu, lời động viên bảo giúp vƣợt qua khó khăn để hoàn thành tốt luận văn Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng cảm ơn kính trọng đến thầy cô giáo Trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền Thông, Đại học Thái Nguyên, đặc biệt thầy cô giáo giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập trƣờng Tôi đặc biệt cảm ơn tới bạn bè lớp Cao học K9D, đồng nghiệp Trƣờng Đại Lƣơng Thế Vinh tỉnh Nam Định, động viên, giúp đỡ trình học tập công tác, để hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao Nhân dịp này, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân, tạo điều kiện giúp đỡ, động viên, trợ giúp tinh thần suốt trình học tập Thái Nguyên, ngày 10 tháng 03 năm 2013 Tác giả Nguyễn Minh Khôi iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Tìm hiểu kỹ thuật nhúng thông tin để bảo vệ quyền sở liệu quan hệ” công trình nghiên cứu riêng Các số liệu sử dụng luận văn trung thực Các kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu khác Nguyễn Minh Khôi iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ….vi Đặt vấn đề Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Hƣớng nghiên cứu đề tài Những nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài CHƢƠNG I: TÌM HIỂU VỀ BẢN QUYỀN SẢN PHẨM SỐ VÀ KỸ THUẬT NHÚNG TIN 1.1 Bản quyền sản phẩm số 1.2 Kỹ thuật nhúng thông tin ứng dụng 1.2.1 Kỹ thuật nhúng thông tin 1.2.2 Phân loại kỹ thuật nhúng tin 1.3 Ứng dụng kỹ thuật nhúng tin 10 1.4 Môi trƣờng nhúng tin 12 1.4.1 Trong văn 12 1.4.3 Trong audio 13 1.4.4 Trong video 14 1.4.5 Nhúng thông tin vào sở liệu quan hệ 15 1.5 Tình hình nghiên cứu kỹ thuật nhúng tin vào sở liệu 16 1.5.1 Theo kiểu liệu (Data type) 17 1.5.2 Theo kiểu biến dạng (Distortion) 18 1.5.3 Theo độ nhạy (Sensitivity) 18 1.5.6 Theo thông tin thuỷ vân (watermark information) 18 1.5.7 Tính kiểm tra đƣợc 19 1.5.8 Theo cấu trúc liệu (Data structure) 20 1.5.9 Xử lý liệu theo khối (Data cube) 21 1.5.10 Xử lý theo dòng liệu (Streaming data) 21 CHƢƠNG II: NHÚNG THÔNG TIN ĐỂ BẢO VỆ BẢN QUYỀN CƠ SỞ DỮ LIỆU 22 2.1 Cơ sở giải pháp 22 2.1.1 Nhúng tin vào ảnh số 22 v 2.1.1.1 Nhúng tin kỹ thuật thay bit có trọng số thấp 22 2.1.1.2 Các phép biến đổi miền không gian ảnh sang miền tần số 26 2.1.1.3 Kỹ thuật sinh chuỗi giả ngẫu nhiên 30 2.1.1.4 Các kỹ thuật trải phổ truyền thông 31 2.2 Giải thuật nhúng đề xuất 33 2.3 Giải thuật giải nhúng 41 2.4 Bảng hợp trƣớc loại công 43 2.4.1 Xóa ngẫu nhiên ghi 44 2.4.2 Sửa đổi bảng ghi 45 2.4.3 Chèn ghi 47 CHƢƠNG III: THỬ NGHIỆM GIẢI THUẬT ĐỀ XUẤT 48 3.1 Dữ liệu cho thử nghiệm 48 3.2 Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm 50 3.2.1Tổ chức, cài đặt giải thuật 51 3.2.2 Hoạt động chƣơng trình 52 KẾT LUẬN 55 PHỤ LỤC 57 Mã xác thực thông tin (MAC) 57 Hàm băm 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 63 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ MỤC VIẾT TẮT LSB Least Significant Bit DFT Discrete Fourier Transform DCT Discrete Cosine Transform DWT Descrete Wavelet Transform IDWT Inverse Discrete Cosine Transform HVS Human Visual System CSDL Cơ sở liệu quan hệ vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ biểu diễn trình nhúng tin Hình 1.2 Sơ đồ biểu diễn trình giải mã Hình 1.3 Phân loại kỹ thuật nhúng tin Hình 2.1: Minh họa thủy vân ảnh số 22 Hình 2.1.1: Minh họa cách nhúng tin kỹ thuật LSB 25 Hình 2.2.1 Minh họa liệu thông tin sinh viên 34 Hình 2.2.2 Minh họa liệu kết học tập sinh viên 35 Hình 2.2.3 Bảng hợp lƣu liệu để nhúng tin 35 Hình 2.2.4: Hình mô bảng hợp chứa thông tin tìm kiếm, xác định liệu 36 Hình: 2.2.5: Minh họa bảng hợp vào bít nhúng………… ……………… 39 Hình 2.2.6: Bảng sinh viên sau nhúng tin…………………………… 40 Hình 2.2.7 Bảng Kết học tập sau nhúng tin…………………… .40 Hình 2.3.1: Bảng bit sau giải nhúng ……………………………………… 43 Hình 2.4.1.1: Bảng kết học tập sau bị xóa số ghi ……… 45 Hình 2.4.1.2: Bảng bit thu đƣợc từ giải nhúng sau CSDL bị xóa ghi………… 45 Hình 2.4.2.1: Bảng kết học tập sau bị sửa số ghi ………… 46 Hình 2.4.2.2: Bảng bit thu đƣợc từ giải nhúng sau CSDL bị sửa ghi ……………………………………………………………………………….46 Hình 3.1.1: Biểu diễn tổ chức, lƣu trữ thông tin CSDL thử nghiệm 48 Hình 3.1.2: Mối liên bảng liệu sinh viên bảng điểm kết học tập 50 Hình 3.2.1: Giao diện kết nối tới CSDL 52 Hình 3.2.2: Giao diện chọn bảng 53 Hình 3.2.3: Giao diện xác định trƣờng lấy thông tin 54 Hình 3.2.4 : Thao tác nhúng tách nhúng 54 Hình 4.1 Sơ đồ hoạt động MAC 57 Hình 4.2 Mô tả trình xác thực thông tin MAC 58 Hình 4.3 Biểu diễn hàm băm 61 LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Với phát triển nhanh chóng Internet, việc chép phân phối sản phẩm số bất hợp pháp trở thành vấn đề nhứng nhối với nhiều quan, tổ chức, cá nhân Trong liệu số lại đối tƣợng dễ dàng bị nhân rộng, thay đổi chép Do đó, việc vi phạm quyền trở nên phổ biến, làm suy yếu giá trị thƣơng mại sản phẩm số Điều tạo cách mạng lĩnh vực bảo vệ quan điểm quyền sở hữu trí tuệ Ngày nay, không ngành công nghiệp hình ảnh âm nhạc (audio), phim (video) gặp phải vấn đề vi phạm quyền lớn, trang web cộng đồng chia sẻ tập tin gia tăng băng thông Internet Vì vậy, quản lý quyền kỹ thuật số ngày vấn đề đáng quan tâm Nhúng thông tin kỹ thuật giấu liệu đại Nó đƣợc định nghĩa nhƣ trình chèn thông tin vào liệu nhƣng bảo đảm không cảm thụ đƣợc, nghĩa làm thay đổi nhỏ liệu gốc Nhúng thông tin đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ bảo vệ quyền sở hữu, điều khiển việc chép, xác nhận giấy tờ, hay truyền đạt thông tin khác, … ứng dụng phổ biến cung cấp chứng quyền tác giả liệu số cách nhúng thông tin quyền Rõ ràng ứng dụng này, thông tin nhúng cần phải bền vững trƣớc thao tác nhằm loại bỏ chúng Trong thời đại bùng nổ thông tin nay, sở liệu quan hệ gặp nguy công tránh khỏi Do lo ngại ngày tăng việc vi phạm quyền sở liệu quan hệ, nên việc quản lý quyền kỹ thuật số sở liệu trở thành lĩnh vực nghiên cứu quan trọng Gần đƣợc số công trình tiên phong lĩnh vực giúp xác lập quyền sở hữu sở liệu quan hệ Giải pháp đƣợc đƣa sử dụng kỹ thuật nhúng thông tin vào sở liệu để cá nhân, tổ chức xác nhận quyền làm chủ sở hữu sở liệu Trƣớc hết xem xét kịch ngƣời mua-ngƣời bán chung chủ sở hữu sở liệu đƣợc bán cho nhiều khách hàng khác Đối với trƣờng hợp này, rõ ràng vấn đề xác định quyền sở hữu liệu đƣợc bán nhƣ xác định nguồn gốc xác đáng tin cậy sở liệu quan hệ trƣờng hợp vi phạm quyền Cũng với cách thức áp dụng cho tình công bố sở liệu vấn đề xác minh thông tin sở liệu có bị xuyên tạc hay không Vì luận văn tìm hiểu kiểu công nhằm vào sở liệu quan hệ, tình tìm hiểu cách giải vấn đề Tiếp đến luận văn tìm hiểu thuật toán nhúng thông tin vào sở liệu quan hệ đƣa minh họa Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Một số cách thức vi phạm quyền sở liệu quan hệ thƣờng gặp  Nhúng thông tin vào sở liệu quan hệ lĩnh vực rộng lớn mẻ luận văn tìm hiểu giải thuật sở cho việc nhúng giải nhúng  Hƣớng nghiên cứu đề tài  Tìm hiểu sở liệu quan hệ  Tìm hiểu mô hình nhúng thông tin sở liệu quan hệ  Tìm hiểu giải thuật liên quan 3 Những nội dung nghiên cứu CHƢƠNG I: TÌM HIỂU VỀ BẢN QUYỀN SẢN PHẨM SỐ VÀ KỸ THUẬT NHÚNG TIN CHƢƠNG II: NHÚNG THÔNG TIN ĐỂ BẢO VỆ BẢN QUYỀN CƠ SỞ DỮ LIỆU CHƢƠNG III: THỬ NGHIỆM GIẢI THUẬT ĐỀ XUẤT KẾT LUẬN Phƣơng pháp nghiên cứu  Về lý thuyết: + Đọc tài liệu để tìm hiểu sở liệu quan hệ, kỹ thuật nhúng thông tin bảo vệ quyền sản phẩm số nói chung sở liệu quan hệ nói riêng + Tìm hiểu sở toán học phƣơng pháp xây dựng mô hình cho toán nhúng thông tin để bảo vệ quyền sở liệu quan hệ  Về thực nghiệm: + Áp dụng thuật toán cho mô hình sở liệu để minh họa Ý nghĩa khoa học đề tài  Trong thời đại ngày việc an toàn quyền sở hữu thông tin nhu cầu cập bách xa rời An toàn sở hữu thông tin bảo vệ thông tin không bị chép trái phép, không bị thay đổi hình thức xuyên tạc hay bóp méo thật Mà quan khẳng định quyền làm chủ thông tin, mà đặc biệt quyền sở hữu thông tin quyền sở hữu sở liệu quan hệ Bởi cá nhân,cơ quan, tổ chức, tồn xã hội thông tin thông tin đƣợc lƣu trữ sở liệu quan hệ Một sở liệu bị xâu phạm, bị biến đổi mà ta chứng thực lại thông tin gốc sở liệu điều xẩy Chính thề mà kỹ thuật để chứng thực quyền sở hữu sở liệu quan hệ đƣợc nhiều tổ chức đầu tƣ nghiên cứu, dó kỹ thuật nhúng thông tin để bảo vệ sở liệu quan hệ đƣợc nhiều tổ chức ứng dụng [...]...4 gì sẽ xẩy ra Chính vì thề mà các kỹ thuật để chứng thực quyền sở hữu cơ sở dữ liệu quan hệ đang đƣợc nhiều tổ chức đầu tƣ nghiên cứu, trong dó kỹ thuật nhúng thông tin để bảo vệ cơ sở dữ liệu quan hệ đang đƣợc nhiều tổ chức ứng dụng