DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH ẢNH v LỜI CẢM ƠN vi LỜI NÓI ĐẦU vii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ẨN MÃ 1 1.1. Giới thiệu chung về ẩn mã 1 1.2. Khái niệm ẩn mã 3 1.3. Một số thuật ngữ cơ bản trong ẩn mã 3 1.4. Mô hình ẩn mã 3 1.5. Một số kỹ thuật ẩn mã cơ bản 4 1.5.1. Ẩn mã trong ảnh 4 1.5.2. Ẩn mã trong âm thanh 5 1.5.3. Ẩn mã trong video 5 1.5.4. Ẩn mã trong tệp văn bản 6 1.5.5. Ẩn mã trong giao thức 6 1.6. Ẩn mã và mật mã 6 1.7. Một số ứng dụng của ẩn mã trong thực tế 7 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ ẨN MÃ TRONG ẢNH 8 2.1. Các định dạng ảnh thường dùng để ẩn mã 8 2.1.1. Định dạng ảnh JPEG 8 2.1.2. Định dạng ảnh TIFF 9 2.1.3. Định dạng ảnh PNG 10 2.1.4. Định dạng ảnh GIF 11 2.1.5. Định dạng ảnh BITMAP 14 2.2. Một số kỹ thuật ẩn mã trong ảnh trên miền không gian 17 2.2.1. Phương pháp ẩn mã bằng thay thế bit có trọng số thấp nhất (LSB) 17 2.2.2. Phương pháp vi phân điểm ảnh (PVD) 18 2.2.3. Phương pháp vi phân đa điểm ảnh (MPD) 20 2.3. Một số kỹ thuật ẩn mã trong ảnh trên miền tần số 21 2.3.1. Kỹ thuật biến đổi Fourier rời rạc (DFT) 22 2.3.2. Kỹ thuật biến đổi trực giao Cosine rời rạc (DCT) 25 2.3.3. Kỹ thuật biến đổi sóng nhỏ rời rạc (DWT) 27 CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ LƯỢC ĐỒ GIÚP TĂNG ĐỘ AN TOÀN CHO ẨN MÃ TRONG ẢNH DÙNG SDES 31 3.1. Giới thiệu mô hình kết hợp ẩn mã và mật mã 31 3.2. Giới thiệu thuật toán SDES 33 3.3. Lược đồ ẩn mã trong ảnh dùng S_DES 41 3.3.1. Sơ đồ tổng quan quá trình nhúng và trích xuất thông điệp kết hợp mã hóa S_DES 41 3.3.2. Lược đồ chi tiết ứng dụng mật mã kết hợp ẩn mã trong ảnh sử dụng kỹ thuật LSB và bài toán logarit rời rạc 42 3.3.2.1. Logarit rời rạc 42 3.3.2.2. Mô hình sinh dãy số ngẫu nhiên sử dụng bài toán logarit rời rạc 42 3.3.2.3. Lược đồ chi tiết thể hiện quá trình nhúng và trích xuất thông điệp của ứng dụng 44 3.3.2.4. Đánh giá độ an toàn của ứng dụng 46 CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỰC NGHIỆM. 47 4.1. Nền tảng ứng dụng và ngôn ngữ lập trình 47 4.2. Giao diện chương trình 47 4.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm 50 4.3.1. Tập dữ liệu thử nghiệm 50 4.3.2. Đo độ đánh giá PSNR 51 4.3.3. Kết quả kiểm tra PSNR 52 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải từ Mô tả BMP BITMAP DCT Discrete Cosine TransformTransformation Biến đổi Cosine rời rạc DFT Discrete Fourier Transformation Biến đổi Fourier rời rạc DWT Discrete Wavelet Transformation Hiệu chỉnh hệ số sóng nhỏ GIF Graphics Interchange Format HAS Human Auditory System Hệ thống thính giác của con người IP Initial Permutation Hoán vị đầu vào JPEG Joint Photographic Experts Group LSB Least Significant Bit Bit có trọng số thấp nhất MPD MultiPixel Differencing Vi phân đa điểm ảnh PNG Portable Network Graphics PVD Pixel Value Differencing Phương pháp vi phân điểm ảnh SDES Simplified Data Encryption Standard SW Simple permitation Function Hàm hoán vị đơn giản để chuyển mạch TIFF Tag Image File Format DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chi tiết các khối byte của header tệp bitmap 14 Bảng 2.2 Chi tiết khối byte thông tin tệp bitmap 15 Bảng 2.3 Ví dụ ẩn giấu chữ A (mã ASCII là 65 hay 01000001) vào trong 8 byte của file gốc. 17 Bảng 4.1 Bảng đánh giá PSNR 52 Bảng 4.2 Bảng số pixel bị thay đổi 52
BAN CƠ YẾU CHÍNH PHỦ HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT Mà ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT S_DES GIÚP TĂNG CƯỜNG ĐỘ AN TOÀN CHO ẨN TRONG ẢNH Hà Nội, 2016 BAN CƠ YẾU CHÍNH PHỦ HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT Mà ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT S_DES GIÚP TĂNG CƯỜNG ĐỘ AN TOÀN CHO ẨN TRONG ẢNH Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: An toàn thông tin Mã số: 52.48.02.01 Hà Nội, 2016 Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin MỤC LỤC Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt BMP DCT DFT DWT GIF HAS IP JPEG LSB MPD PNG PVD S-DES SW TIFF Nguyễn Thị Thanh Hương Giải từ BITMAP Discrete Cosine Transform/Transform ation Discrete Fourier Transformation Discrete Wavelet Transformation Graphics Interchange Format Human Auditory System Initial Permutation Joint Photographic Experts Group Least Significant Bit Multi-Pixel Differencing Portable Network Graphics Pixel Value Differencing Simplified - Data Encryption Standard Simple permitation Function Mô tả Biến đổi Cosine rời rạc Biến đổi Fourier rời rạc Hiệu chỉnh hệ số sóng nhỏ Hệ thống thính giác người Hoán vị đầu vào Bit có trọng số thấp Vi phân đa điểm ảnh Phương pháp vi phân điểm ảnh Hàm hoán vị đơn giản để chuyển mạch Tag Image File Format Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin DANH MỤC BẢNG BIỂU Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin DANH MỤC HÌNH ẢNH Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Thạc Sỹ Hoàng Thu Phương cô Kỹ sư Đồng Thùy Linh – Giảng viên Học viện Kỹ thuật Mật Mã, tận tình hướng dẫn bảo em suốt thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Học viện tận tình giảng dậy mang tới cho chúng em kiến thức bổ ích để phục vụ cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Nguyễn Thị Thanh Hương Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế nước ngành công nghệ thông tin có phát triển mang tính toàn cầu Nó tạo môi trường mở nhằm trao đổi, phân phối tìm kiếm tài nguyên liệu cách nhanh chóng Tuy nhiên, việc lưu chuyển tài liệu kênh thông tin không an toàn làm nảy sinh nhiều vấn đề nguy bị nghe lén, đánh cắp, sửa đổi, thay giả mạo nội dung Vì bên cạnh phát triển ta cần phát triển thêm giải pháp để đem lại an toàn cho liệu lưu chuyển Vấn đề nhận nhiều quan tâm từ nhà nghiên cứu nhiều lĩnh vực, ẩn mã (Steganography) coi giải pháp giải vấn đề Khác với mã hoá thông thường, ẩn mã nhằm che giấu tồn thông tin cách nhúng vào vật mang tin hình ảnh, video, âm thanh, văn bản… mà phổ biến ẩn mã ảnh Các nhà nghiên cứu cho đời phương pháp kết hợp mật mã ẩn mã, nhằm tạo nên bảo vệ hai tầng cho liệu mật Vì đề tài chọn thực đồ án tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT S-DES GIÚP TĂNG CƯỜNG ĐỘ AN TOÀN CHO ẨN TRONG ẢNH” Trong đồ án này, tổng quan ẩn mã đặc biệt ẩn mã ảnh tìm hiểu kỹ nhằm mục đích xây dựng ứng dụng giấu tin với kết hợp mật mã ẩn mã giúp tăng cường độ an toàn cho ẩn ảnh Cụ thể, báo cáo gồm có chương: Chương Tổng quan ẩn mã: Giới thiệu tổng quan lịch sử, định nghĩa, khái niệm liên quan đến ẩn mã mô môi trường ẩn mã phổ biến Chương Tổng quan ẩn mã ảnh: Trình bày loại định dạng ảnh thường sử dụng để ẩn mã, kỹ thuật ẩn mã ảnh phổ biến Chương Tổng quan lược đồ giúp tăng cường độ an toàn cho ẩn mã ảnh dùng S-DES: Trình bày mô hình kết hợp ẩn mã mật mã, Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin giới thiệu thuật toán S-DES, sau đưa lược đồ cho ẩn mã ảnh dùng S-DES đánh giá độ an toàn lược đồ kết hợp Chương Xây dựng chương trình thực nghiệm: Trình bày tảng ngôn ngữ, xây dựng chương trình demo giấu tin lấy tin ảnh Bitmap sử dụng kỹ thuật LSB kết hợp với thuật toán S_DES Sau khoảng thời gian thực đồ án, mục tiêu hoàn thành Tuy nhiên việc kết hợp mật mã ẩn mã phương pháp phức tạp, thời gian thực đồ án tương đối ngắn nên chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý thầy cô, bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Nguyễn Thị Thanh Hương Nguyễn Thị Thanh Hương Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ẨN Mà 1.1 Giới thiệu chung ẩn mã Ẩn mã – Steganography có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp: Stegos có nghĩa “Cover” - Che đậy Grafia có nghĩa “Writing” – Văn Cover Writing hiểu văn che đậy Do vậy, ẩn mã khoa học nghệ thuật thông tin liên lạc vô hình Kỹ thuật thực thông qua việc che giấu tồn thông tin việc ẩn vào thông tin khác Một tài liệu mô tả ẩn mã sách “Histories” viết Herodotus – ông nhà sử học Hy Lạp, sống kỷ thứ V trước công nguyên Trong sách ông viết lại hai câu truyện tiêu biểu ẩn mã thời kỳ là: Câu chuyện thứ kể Một chiến binh tên Demeratus muốn gửi thư cho Sparta để cảnh báo xâm lược tới Xerxes đại đế Mà thời kỳ đó, người ta thường viết chữ lên bảng phủ sáp Chính Demeratus nghĩ cách tẩy lớp sáp bảng gỗ viết thư bí mật vào bảng gỗ, sau phủ lại lớp sáp lên trông bảng cuối văn kiện gửi mà không bị phát Câu chuyện thứ hai kể chuyện Lãnh chúa Histaeus muốn lật đổ vua Darius Ba Tư, ông ta muốn liên lạc với rể nước Hy Lạp, ông cạo đầu người nô lệ săm thông điệp bí mật lên đầu Khi tóc người nô lệ mọc dài trở lại gửi tới chỗ rể ông cách an toàn mà không bị phát Tới rể ông cho người cạo trọc đầu tên nô lệ đọc thông điệp mà ông gửi tới [7] Một hình thức phổ biến khác ẩn mã sử dụng chiến thứ hai sử dụng mực vô hình để ẩn dấu thông điệp bí mật Loại mực vô hình tạo lên từ chất liệu tự nhiên nước hoa quả, sữa, giấm, chí nước tiểu, có tác động nhiệt độ dòng chữ rõ ràng Cùng với phát triển khoa học, người tạo loại mực vô hình có khả che giấu thông tin cao Chẳng hạn muốn biết thông điệp bị ẩn giấu phải kết hợp hoá chất khác để hiển thị rõ thông điệp bí mật che giấu bên [6] Nguyễn Thị Thanh Hương 10 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin 3.3.2 Lược đồ chi tiết ứng dụng mật mã kết hợp ẩn mã ảnh sử dụng kỹ thuật LSB toán logarit rời rạc 3.3.2.1 Logarit rời rạc Hàm tính toán logarit rời rạc sử dụng để giải vấn đề tạo dãy số ngẫu nhiên mà không bị lặp lại Với số nguyên tố P có phần tử nguyên thuỷ số nguyên tố đó, phần tử nguyên thuỷ số có khả tạo dãy số ngẫu nhiên có giá trị từ đến (P-1) Nếu gọi a phần tử nguyên thuỷ số nguyên tố P ta dãy y sau: ≤ i ≤ ( P − 1) với Số mũ i gọi logarit rời rạc, hay số rời rạc xác định giá trị y dựa phần tử nguyên thuỷ a 3.3.2.2 Mô hình sinh dãy số ngẫu nhiên sử dụng toán logarit rời rạc Trong chương trình giấu tin thông thường cần có ảnh chứa, thông điệp cần giấu khoá k Khoá k có kích cỡ lớn kích cỡ thông điệp nhỏ kích cỡ ảnh phủ Từ giá trị k nhập vào, hệ thống thu số nguyên tố P cách tìm kiếm số nguyên tố lớn giá trị k Sau đó, từ giá trị P này, hệ thống tính toán để tìm phần tử nguyên thuỷ a Phần tử nguyên thuỷ sử dụng để tính dãy số ngẫu nhiên dựa vào công yi = a i mod P yi = a i mod P ≤ i ≤ ( P − 1) thức: với Từ tập hợp dãy số ngẫu nhiên xác định vị trí điểm ảnh dùng để nhúng bit thông điệp mật Việc sử dụng toán logarit rời rạc đảm bảo điểm ảnh lựa chọn ngẫu nhiên không trùng Các bit thông điệp mật cần giấu nhúng vị trí ngẫu nhiên theo dãy ngẫu nhiên tạo hàm logarit rời rạc Khi cần trích xuất thông điệp mật từ ảnh chứa tin cần có khoá giải mã k tương ứng Do đó, trình truyền tin bên gửi bên nhận phải chia sẻ khoá k Khoá k sử dụng để giúp cho việc giải mã xác Nguyễn Thị Thanh Hương 56 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin Hình 3.10 Mô hình sinh dãy số ngẫu nhiên dựa toán logarit rời rạc * Phương pháp tìm phần tử nguyên thuỷ số nguyên tố P - Bước 1: Chọn a=1; ϕ( P ) = P − - Bước 2: Tính - Bước 3: a = a + - Bước 4: Kiểm tra xem - Bước 5: Lập dãy - Bước 6: Nếu i= - Bước 7: Nếu i< Nguyễn Thị Thanh Hương a ∈ Z P* không, không quay lại bước yi = a i mod P ϕ( P ) ϕ( P ) và yi = yi = với ≤ i ≤ ( P − 1) a phần tử nguyên thuỷ P quay lại bước 57 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh Hương Khoa An toàn Thông tin 58 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin 3.3.2.3 Lược đồ chi tiết thể trình nhúng trích xuất thông điệp ứng dụng Hình 3.11 Mô hình nhúng thông điệp ứng dụng - Input: vật phủ, thông điệp bí mật, khoá giấu tin k, khóa mã hóa S_DES - Output: Vật mang tin * Các bước thực nhúng tin - Bước 1: Chuyển thông điệp bí mật dạng bit nhị phân - Bước 2: Cho thông điệp bí mật qua mã hoá S_DES Tạo thông điệp bí mật mã hoá - Bước 3: Từ khoá k nhập vào tạo dãy số ngẫu nhiên - Bước 4: Thêm phần header vào thông điệp bí mật mã hoá Phần header có kích thước 16 bit giá trị độ dài thông điệp bí mật mã hoá - Bước 5: ảnh phủ biểu diễn dạng điểm ảnh Lần lượt nhúng ngẫu nhiên bit thông điệp cần giấu vào giá trị pixel.B điểm ảnh Với B = pixel.B – Pixel.B%2 +Với bit thông điệp cần giấu “0” giá trị pixel.B = B + Với bit thông điệp cần giấu “1” giá trị pixel.B=B+1 - Bước 6: Thu ảnh mang tin Nguyễn Thị Thanh Hương 59 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin Hình 3.12 Mô hình trích xuất thông điệp ứng dụng - Input: Vật mang tin, khoá giấu tin k, khóa giải mã S_DES - Output: Thông điệp mật * Các bước thực trích xuất - Bước 1: ảnh mang tin biểu diễn dạng điểm ảnh - Bước 2: Từ khoá k nhập vào tạo dãy số ngẫu nhiên - Bước 3: Trích xuất ngẫu nhiên bit LSB theo dãy ngẫu nhiên với độ dài 16 bit Đây bit chứa độ dài thông điệp giấu vào Với B=Pixel.B%2 + Nết kết “0” thêm vào dãy độ dài bit “0” + Nếu kết “1” thêm vào dãy độ dài bit “1” - Bước 4: từ dãy độ dài ta tính toán độ dài thông điệp giấu vào - Bước 5: Trích xuất ngẫu nhiên bit LSB theo dãy ngẫu nhiên với độ dài : = độ dài thông điệp giấu vừa tính + 16 - Bước 6: Bỏ qua 16 bit ban đầu dãy vừa trích xuất Sau bit biến đổi thành ký tự đầu Cho tới kết thúc độ dài thông điệp bị mã hóa - Bước 7: Cho dãy thông điệp bị mã hóa qua giải mã S_DES - Bước 8: Thu thông điệp mật truyền tới Nguyễn Thị Thanh Hương 60 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin 3.3.2.4 Đánh giá độ an toàn ứng dụng Mật mã ẩn mã hai nhánh bảo mật liệu Việc kết hợp mật mã ẩn mã lược đồ giúp tăng cường hai tầng bảo vệ cho liệu mật Ở thông điệp mã trước ẩn vào ảnh phủ giúp cung cấp tính bảo mật cao cho liệu mật Sử dụng S-DES kĩ thuật nhúng trình bày phần để nhúng tin mã vào ảnh phủ cho kết chất lượng cảm nhận ảnh stego tốt, không gây ý cho kẻ nghe trộm mắt thường Có thể thấy phương thức nêu hiệu việc truyền liệu mật Với demo ẩn mã sử dụng phương pháp LSB kết hợp với mã hóa S_DES làm cho độ an toàn chương trình nâng cao Kể kẻ công biết ảnh có chứa thông tin biết ta sử dụng kỹ thuật LSB việc kẻ công tìm thông điệp bí mật vô khó khăn Bởi: - Các bit trích xuất lúc giá trị thực tế thông điệp - Hơn trích xuất bit nhúng vào với dãy ngẫu nhiên khóa phương thức tạo khó xếp thứ tự bit thông điệp mật - Giả sử tìm thứ tự bít thông điệp mật cần giải mã để đọc thông điệp truyền Nếu khóa, phương thức mã hóa khó để đọc thông điệp Những điều chứng tỏ chương trình xây dựng với kết hợp mật mã ẩn mã muốn công phá vỡ điều khó Nguyễn Thị Thanh Hương 61 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỰC NGHIỆM 4.1 Nền tảng ứng dụng ngôn ngữ lập trình Chương trình viết ngôn ngữ C# môi trường phát triển Visual Studio 2015 sử dụng NET Framework 4.0, để thực thi chương trình đòi hỏi máy tính người dùng phải cài đặt sẵn NET Framework 4.0 4.2 Giao diện chương trình Khi thự thi, chương trình có hai giao diện chức giấu tin lấy tin Hình 4.1 Giao diện giấu thông tin Hình 4.1 giao diện giấu tin Chức giấu tin yêu cầu người dùng nhập vào: Đường dẫn tập tin chứa ảnh gốc đối tượng để nhúng thông điệp mật vào; Thông điệp bí mật ký tự unicode; Khoá giấu tin dùng việc sinh dãy ngẫu nhiên; Khoá mã hoá dùng cho mã hoá S_DES Khi thủ tục nhập vào chuẩn xác với khóa giấu tin nằm khoảng từ độ dài thông điệp tới kích thước ảnh phủ, chương trình yêu cầu người dùng đặt tên cho ảnh giấu tin hiển thị đường dẫn Nguyễn Thị Thanh Hương 62 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin tập tin chứa ảnh giấu tin, sau hộp thoại thông báo giấu tin thành công Hình 4.2 Hình 4.2 Thông báo giấu tin thành công Nếu khóa giấu tin nhập vào nhỏ độ dài thông điệp trình giấu tin không thành công chương trình xuất hộp thoại thông báo độ dài message lớn Hình 4.3 Hình 4.3 Thông báo độ dài thông điệp bí mật lớn Hình 4.4 Giao diện lấy tin Nguyễn Thị Thanh Hương 63 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin Hình 4.4 giao diện lấy tin Chức lấy tin yêu cầu người dùng nhập vào: Đường dẫn tập tin chứa ảnh giấu tin; Khoá lấy tin dùng để tạo dãy ngẫu nhiên; Khoá giải mã dùng giải mã S_DES Khi lấy tin thành công chương trình xuất hộp thoại thông báo lấy tin thành công Hình 4.5 Hình 4.5 Thông báo lấy tin thành công Việc lấy thông điệp mật phụ thuộc vào khoá lấy tin việc giải mã thông điệp mật phụ thuộc vào khoá giải mã Nếu khoá nhập vào thông điệp trích xuất xác, có nghĩa Nếu khoá nhập vào sai, trình trích xuất thành công thông điệp nhận ký tự vô nghĩa Hình 4.6 Hình 4.7 Nguyễn Thị Thanh Hương 64 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin Hình 4.6 Dữ liệu lấy bị sai nhập sai khoá lấy tin Hình 4.7 Dữ liệu lấy bị sai nhập khoá giải mã sai 4.3 Đánh giá kết thực nghiệm 4.3.1 Tập liệu thử nghiệm Hình 4.8 Tập hình ảnh thử nghiệm gốc Nguyễn Thị Thanh Hương 65 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin Tập liệu thử nghiệm ảnh bimap 24bit lấy mạng với kích thước khác Hình 4.9 Tập hình ảnh thử nghiệm mang tin Nhận thấy rằng: việc quan sát trực quan không thấy khác biệt ảnh chưa giấu tin ảnh giấu tin Vì ta cần đánh giá công cụ đánh giá phân tích sâu đánh giá PSNR 4.3.2 Đo độ đánh giá PSNR Thông thường sau tiến hành giấu tin ảnh ảnh sau thực giấu tin đánh giá thông qua giá trị tỷ số PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) – Tỷ số tín hiệu đỉnh nhiễu PSNR định nghĩa thông qua lỗi bình phương (MSE – Mean Squared error) cho hai hình ảnh I K tương ứng ảnh gốc ảnh giấu tin có kích thước m x n Do chương trình ứng dụng xây dựng với kỹ thuật ảnh bitmap với kênh màu Blue nên công thức MSE tính sau: Với: - m,n kích thước ảnh - I(i,j) giá trị màu pixel.B ảnh I vị trí (i,j) - K(i,j) giá trị màu pixel.B ảnh K vị trí (i,j) PSNR tính sau: Trong MAX1 giá trị tối đa pixel ảnh Khi Pixels biểu diễn bit, giá trị 255 Trong trường hợp tổng quát, tín hiệu biểu diễn B bits đơn vị lấy mẫu MAX1 = 2B-1 Nếu hai ảnh giống hệt MSE PSNR đến vô hạn Nguyễn Thị Thanh Hương 66 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin 4.3.3 Kết kiểm tra PSNR Bảng 4.1 Bảng đánh giá PSNR Tên ảnh Kết PSNR Giấu 100 ký tự Giấu 1000 ký tự 69.06 59.11 74.00 64.11 75.89 65.82 76.00 66.35 Giấu 10 ký tự 77.43 84.38 84.01 84.68 Test.bmp Penguins.bmp Cun.bmp Chimcanhcut1.bm p Cachep.bmp 85.00 76.63 66.46 Lena.bmp 85.60 76.62 66.68 Photo.bmp 85.07 76.74 66.94 Chimcanhcut.bmp 85.85 77.09 67.09 Nhận xét: Từ bảng 4.1 cho ta biết giá trị PSNR giảm số ký tự giấu vào tăng Số lượng ký tự PSNR cao chứng tỏ thay đổi ảnh chất lượng ảnh đảm bảo Với kết PSNR > 40 chứng tỏ chất lượng hình ảnh sau giấu tin tốt Bảng 4.2 Bảng số pixel bị thay đổi Tên ảnh Số pixel bị thay đổi Giấu 100 bit Giấu 1000 bit Giấu 10000 bit 47 323 3194 47 323 3363 47 332 3370 53 361 3445 52 384 3538 Test.bmp Cachep.bmp Penguins.bmp Photo.bmp Chimcanhcut1.bm p Cun.bmp 43 393 3568 Chimcanhcut.bmp 48 361 3613 Lena.bmp 47 371 3662 Từ hai bảng 4.1 4.2 cho ta thấy hình ảnh dùng để ẩn giấu thông điệp mật nên hình ảnh có màu sắc đa dạng Ảnh dùng nên ảnh có độ sáng tối đồng Nguyễn Thị Thanh Hương 67 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Đồ án “Nghiên cứu kỹ thuật S_DES giúp tăng cường độ an toàn cho ẩn ảnh” sâu vào nghiên cứu ẩn mã – khía cạnh quan trọng giấu tin Phương pháp sử dụng liên lạc bí mật để đảm bảo an toàn cho việc truyền tải thông tin mật Đồ án trình bày tổng quan kỹ thuật ẩn mã, đặc điểm liên quan đến ẩn mã đặc biệt ẩn mã ảnh, đồng thời sâu vào nghiên cứu thuật toán S_DES kỹ thuật giấu tin thay bit có trọng số thấp LSB Hơn nữa, nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp mật mã ẩn mã mà cụ thể kết hợp thuật toán S_DES giúp tăng cường độ an toàn cho ẩn ảnh Ưu điểm phương pháp dễ thực khó bị phát mắt thường, đảm bảo tính bí mật việc truyền tải liệu quan trọng Hơn nữa, chương trình ứng dụng sử dụng kỹ thuật LSB cải tiến so với kỹ thuật LSB thông thường Điều giúp chống lại công biết ảnh chứa công đơn giản trích xuất bit LSB thông thường Tuy nhiên, chương trình ứng dụng có hạn chế kích thước ảnh gốc không vượt 512 x 512 byte tốc độ xử lý thuật toán chưa tốt Hơn chương trình ứng dụng chống lại công đơn giản thay tất bit LSB bit rác nhằm đánh thông điệp mật cần truyền tải Hướng phát triển đề tài Với kiến thức có từ nghiên cứu trên, em hi vọng phát triển đề tài nữa, nghiên cứu tìm giải pháp để tăng tốc độ thuật toán, tối ưu thuật toán với số nguyên tố P lớn giúp tăng độ an toàn việc giấu tin ảnh Hay tích hợp thêm kỹ thuật mật mã khác, xây dựng ứng dụng áp dụng vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm kỹ thuật khác để thực đối tượng văn bản, audio, video Nguyễn Thị Thanh Hương 68 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng anh [1] B Dunbar, “A detailed look at Steganographic Techniques and their use in an Open-Systems Environment”, Sans Institute, 2002 URL: https://www.sans.org/reading-room/whitepapers/covert/detailedsteganographic-techniques-open-systems-environment-677 [2] D Kahn, “The Codebreakers”, The Macmillan Company, New York, 1967 URL: http://mindguruindia.com/wp-content/uploads/2014/06/MP069_TheCodeBreakers.pdf [3] D Sellar, “An Introduction to Steganography” URL: http://www.rdfrn.com/totse/en/privacy/encryption/163947.html [4] F.A.P Petitcolas, R Anderson and M.G Kuhn, “Information Hiding - A Survey”, 1999 URL: http://www.cl.cam.ac.uk/~fapp2/publications/ieee99-infohiding.pdf [5] N.F Johnson & S Jajodia, “Exploring Steganography: Seeing the unseen”, IEEE computer, 1998 URL: http://www.jjtc.com/pub/r2026.pdf [6] Neil F Johnson, “Steganography”, 1995 URL: http://www.jjtc.com/stegdoc/index2.html [7] T Morkel, J.H.P Eloff and M.S Olivier, “An overview of Image Steganography”, ISSA, 2005 URL: http://icsa.cs.up.ac.za/issa/2005/Proceedings/Full/098_Article.pdf [8] Wikipedia, “Export of cryptography from the United States” URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Export_of_cryptography_from_the_United _States [9] Ankita Agarwal, “Security Enhancement Scheme for Image Steganography using S-DES Technique”, 2012 URL:http://www.ijarcsse.com/docs/papers/April2012/Volume_2_issue_4/ V2I400162.pdf [10] Wikipedia, “ kỹ thuật giấu thư” URL:https://vi.wikipedia.org/wiki/K%E1%BB%B9_thu%E1%BA %ADt_gi%E1%BA%A5u_th Nguyễn Thị Thanh Hương 69 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã Đồ án tốt nghiệp Khoa An toàn Thông tin %C6%B0#K.E1.BB.B9_thu.E1.BA.ADt_gi.E1.BA.A5u_th.C6.B0_c.E1.BB.9 [11] Wikipedia, “JPEG” URL: https://vi.wikipedia.org/wiki/JPEG [12] Adobe Developers Association, “TIFF Revision 6.0”, 1992 URL: https://partners.adobe.com/public/developer/en/tiff/TIFF6.pdf [13] Wikipedia, “PNG” URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Portable_Network_Graphics [14] Wikipedia, “GIF” URL: https://vi.wikipedia.org/wiki/GIF [15] Wikipedia, “BMP” URL: https://vi.wikipedia.org/wiki/BMP [16] Hsien-Wen Tseng and Hui-Shil Leng, “A Steganographic Method Based on Pixel-Value Differencing and the Perfect Square Number”, 2013 URL: http://www.hindawi.com/journals/jam/2013/189706/ [17] Wikipedia, “Discrete Fourier transform” URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Discrete_Fourier_transform [18] Wikipedia, “Discrete cosine transform” URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Discrete_cosine_transform [19] Wikipedia, “Discrete wavelet transform” URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Discrete_wavelet_transform [20] Wiliam Stallings, “Appendix G Simplified DES”, 2010 URL: http://mercury.webster.edu/aleshunas/COSC%205130/G-SDES.pdf Tiếng việt: [21] ThS Hoàng Thu Phương, ThS Trần Thị Xuyên, ThS Trần Thị Vân, “Kết hợp ẩn mã với mật mã nhằm tăng cường độ an toàn truyền tin”, 2015 URL: http://antoanthongtin.vn/Detail.aspx?CatID=8e105915-47ef-4fd2819a-2e4904bf28a9&NewsID=8b9d44c4-9885-46b6-a849-bc93bdbf2be5 Nguyễn Thị Thanh Hương 70 Kết hợp Mật Mã Ẩn Mã