Kỹ thuật giấu tin trong ảnh 2D và ứng dụng bảo mật dữ liệu văn bả

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HỨA THANH LONG KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH 2D VÀ ỨNG DỤNG BẢO MẬT DỮ LIỆU VĂN BẢN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Tấn Khôi Phản biện 1: PGS.TSKH Trần Quốc Chiến Phản biện 2: PGS.TS Trần Cao Đệ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại Học Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2013 Có thể tìm hiểu Luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày với tiến vượt bậc công nghệ thông tin đánh giá động lực thay đổi bước ngoặc lịch sử phát triển xã hội, đưa giới chuyển từ kỷ nguyên công nghiệp sang kỷ nguyên thông tin phát triển kinh tế tri thức Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đem lại thay đổi sâu sắc sống nhân loại Hàng loạt máy móc thiết bị số đại đời như: máy tính cá nhân, máy ảnh kỹ thuật số, máy quét ảnh, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số đem lại nhiều tiện ích cho người bên cạnh ích lợi to lớn, thiết thực mà mạng máy tính đem lại, đối đầu với thử thách liên quan đến vấn đề truyền thông bảo mật đặc biệt vấn đề phân phối tài liệu đa phương tiện cho bảo đảm quyền sở hữu trí tuệ Tình trạng chép bất hợp pháp, giả mạo tác phẩm số hóa gây xúc không riêng tác giả mà cho người làm pháp luật Những hành vi xâm phạm quyền giả mạo, ăn cắp tác phẩm, sử dụng tác phẩm quyền,… trở nên phổ biến ngày tinh vi, khó kiểm soát Tuy nhiên có số phương pháp đề xuất để khắc phục vấn đề là: mã hóa thông tin, chữ ký số, giấu tin sản phẩm đa phương tiện Hiện phương pháp giấu tin biết đến hai lĩnh vực chủ yếu Steganography (giấu thông tin mật) Watermaking (thủy vân) Steganography phương pháp giấu thông tin mật vào liệu truyền thông (ảnh, văn bản, nhạc, phim,…) để chuyển tải thông tin đến người nhận mà người thứ ba tồn thông tin mật trình truyền Phương pháp Steganography làm thay đổi tư lĩnh vực bảo mật Footer Page of 126 Header Page of 126 thông tin tính khả thi việc giấu lượng thông tin mật vào liệu thông thường mà không bị phát giác quan người Bên cạnh Watermaking sử dụng chủ yếu lĩnh vực bảo vệ quyền sản phẩm số cách đưa thông tin quyền tên tác giả, logo, … vào sản phẩm Với tồn thông tin thủy vân nhà sản xuất chứng minh nguồn gốc sản phẩm sản phẩm phát tán Cả hai phương pháp sử dụng với mục đích khác song chúng có chung đặc điểm chung giấu thông tin vào sản phẩm số cho trình trao đổi thông tin mạng mà người thứ ba không phát Hiện phương pháp giấu thông tin mật nhiều người quan tâm, nghiên cứu ứng dụng Đặt biệt vấn đề bảo mật thông tin truyền mạng Xuất phát từ nhu cầu với đồng ý người hướng dẫn, chọn đề tài luận văn cao học: “Kỹ thuật giấu tin ảnh 2D ứng dụng bảo mật liệu văn bản” Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu Nhằm nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật giấu tin ảnh ứng dụng giấu văn mật vào ảnh để đảm bảo an toàn trình trao đổi văn công mạng 2.2 Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu an toàn bảo mật thông tin - Tìm hiểu kỹ thuật giấu tin - Tìm hiểu mô hình kỹ thuật giấu tin Footer Page of 126 Header Page of 126 - Tìm hiểu số ứng dụng giấu tin triển - Tìm hiểu độ an toàn hệ thống giấu tin khai - Tìm hiểu công giấu tin - Xây dựng chương trình giấu ảnh dựa kỹ thuật Wu - Lee Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Các kỹ thuật giấu tin - Giấu tin ảnh trắng đen, ảnh đa cấp xám, ảnh 2D - Văn trao đổi mạng 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin ảnh màu 2D - An toàn bảo mật trình trao đổi văn Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp lý thuyết - Nghiên cứu để biểu diễn ảnh máy tính - Cách định dạng ảnh - Nét ảnh - Một số tiêu chí đánh giá giấu thông tin ảnh số - Ứng dụng việc giấu tin trao đổi thông tin an toàn mạng 4.2 Phân tích hệ thống - Phân tích chức - Xây dựng chương trình 4.3 Phương pháp thực nghiệm - Triển khai thử nghiệm - Đánh giá kết Footer Page of 126 Header Page of 126 Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn bao gồm phần mở đầu, ba chương phần kết luận Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Trình bày số khái niêm kỹ thuật giấu thông tin, phân loại kỹ thuật giấu tin, ứng dụng bản, mô hình tổng quát kỹ thuật giấu tin vài phần mềm có Chương 2: KỸ THUẬT GIẤU TIN Trình bày nghiên cứu kỹ thuật giấu tin môi trường ảnh, khác biệt kỹ thuật giấu tin loại ảnh khác nhau, tính chất yêu cầu hệ giấu tin ảnh Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BẢO MẬT VĂN BẢN DỰA VÀO GIẤU TIN Khảo sát, đánh giá, so sánh số kỹ thuật giấu thông tin Phát triển chương trình giấu tin thử nghiệm sử dụng kỹ thuật giấu tin “Wu – Lee” Đánh giá chất lượng kỹ thuật Phần kết luận nêu kết đạt được, hướng nghiên cứu đề xuất từ hệ thống giấu tin phát triển hoàn thiện hệ thống giấu tin xây dựng Tổng quan tài liệu Căn vào tên luân văn “giấu tin ảnh 2D ứng dụng bảo mật liệu văn bản” từ dựa từ tên luận văn để tìm kiếm Các tài liệu đươc công bố (sách, báo, luận văn, luận án, văn bản), Các tài liệu chưa công bố (báo cáo, trình bày hội thảo), Ý kiến chuyên gia - Tìm kiếm thủ công: Vào thư viện trường để tìm kiếm sách mà giống với nội dung minh cần tìm Footer Page of 126 Header Page of 126 - Tìm kiếm từ Internet: Với phát triển mạnh Internet có nhiều trang web hổ trợ tìm kiếm thông tin cách dễ dàng, nhanh chóng, tốn Trang web phổ biến để tìm kiếm là: www.google.com.vn Để tìm kiếm nhanh cần xác định từ khóa cần tìm Sử dụng OR, NOT, AND cặp dấu “ ” muốn cụm từ Sau thực hai phương pháp tìm kiếm thủ công tìm kiếm từ Internet Kiểm tra độ xác tài liệu, trích chọn trang, phần nội dung gần với nội dung luận văn Tổng hợp lại tài liệu sau đánh giá để trích đưa vào luận văn Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Sự phát triển công nghệ thông tin đem lại thay đổi sâu sắc xã hội sống Những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số mang lại sinh thách thức hội cho trình đổi Sự đơi phần mềm có tính mạnh, thiết bị máy ảnh kỹ thuật số, máy quét ảnh chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số, v.v…, sáng tạo sở thỏa mãn giới tiêu dùng rộng lớn, để xử lý thưởng thức liệu đa phương tiện (multimedia data) Mạng Internet toàn cầu hình thành xã hội ảo nơi diễn trình trao đổi thông tin lĩnh vực trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế thương mại,… Chính môi trường mở tiện nghi xuất vấn nạn, tiêu cực cần đến giải pháp hữu hiệu cho vấn đề an toàn thông tin nạn ăn cắp quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy cập thông tin trái phép, … Tìm giải pháp cho vấn đề nêu không tạo điều kiện sâu vào lĩnh vực công nghệ phức tạp phát triển nhanh mà dẫn đến hội phát triển kinh tế Quá trình phát triển lâu dài, có nhiêu phương pháp bảo vệ thông tin đưa ra, giải pháp dùng mật mã học giải pháp ứng dụng rộng rãi Các hệ mã phát triển nhanh chóng ứng dụng phổ biến tận ngày Thông tin ban đầu mã hóa thành ký hiệu vô nghĩa, sau lấy lại thông qua việc giải mã nhờ vào khóa hệ mã Đã có nhiều hệ mã phức tạp sử dụng DES, RSA,… Footer Page of 126 Header Page of 126 phương pháp thực tế tỏ hiệu ứng dụng phổ biến Tuy nhiên luận văn không sâu vào nghiên cứu hệ mật mã mà tiếp cận với phương pháp nghiên cứu, pháp triển nhiều nước thới giới, phương pháp che giấu thông tin Để đảm bảo an toàn cho nội dung thông tin, người ta thường sử dùng phương pháp mã hóa thông tin, nhằm giấu ý nghĩa Để giữ bí mật cho thông tin người ta tìm cách che giấu diện Xu hướng kết hợp hai kỹ thuật: mã hóa thông tin sau che giấu thông tin Mã hóa che giấu thông tin có quan hệ chặt chẽ với Nhiều ý tưởng kỹ thuật mật mã (Steganography) hữu ích việc che giấu hữu thông tin Nghiên cứu việc kết hợp hai kỹ thuật mật mã che giấu thông tin, nhằm khắc phục nhược điểm hạn chế loại Cho phép xây dựng hệ thống bảo mật, an toàn cho việc chuyển tải liệu phương tiện thông tin đại chúng Cryptology Ngành mật mã Steganography Giấu tin mật Cryptography Mật mã Hình 1.1 Phân cấp lĩnh vực nghiên cứu mật mã học 1.2 GIẤU THÔNG TIN VÀ VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ CỦA NÓ 1.2.1 Định nghĩa giấu thông tin Giấu thông tin kỹ thuật nhúng (giấu) lượng thông tin số vào đối tượng liệu khác Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 1.2.2 Phân loai kỹ thuật giấu tin Năm 1999, Fabien A.P Petitcolas đưa ra, sau hội nghị quốc tế lần thứ hai giấu tin năm 1998 chấp nhận rộng rãi giới nghiên cứu Information Hiding Giấu thông tin Steganography Giấu tin mật Intrinsic Giấu tin có xử lý Watermarking Thủy vân số Fragile Watermarking Thủy vân “dễ vỡ” Robust Copyright marking Pure Giấu tin đơn thuân Thủy vân bền vững Imperceptible Watermarking Thủy vân ẩn Visible Watermarking Thủy vân Hình 1.2 Phân loại kỹ thuật giấu thông tin[8] 1.2.3 Lịch sử giấu tin Từ Steganography bắt nguôn từ thời Hy Lạp cổ sử dụng ngày nay, có nghĩa tài liệu phủ (covered writing) 1.3 MÔ HÌNH KỸ THUẬT GIẤU TIN Mô hình kỹ thuật giấu tin trình bày hình vẽ sau: M I E S  K Hình 1.3 Lược đồ chung cho trình giấu thông tin Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 c Giấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting and labeling): d Điều khiển truy cập (copy control) e Giấu tin mật (Steganography) 1.5 GIẤU TIN TRONG DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN 1.5.1 Giấu thông tin ảnh 1.5.2 Giấu thông tin audio 1.5.3 Giấu thông tin video 1.6 ĐỘ AN TOÀN CỦA MỘT HỆ THỐNG GIẤU TIN Việc phá vỡ hệ thống giấu tin thông thường gồm ba phần: phát hiện, giải tin hủy thông tin giấu Một hệ thống giấu tin mật gọi thực an toàn kẻ công không phát tồn thông tin giấu đối tượng chứa 1.7 CÁC TẤN CÔNG TRÊN GIẤU TIN Tấn công đối tượng giấu tin phép biến đổi cho làm thông tin giấu Các kỹ thuật công phân làm hai nhóm chính:  Một biến đổi tạo nhiễu liệu giấu tin  Hai làm tính đồng đối tượng vỏ thông tin giấu để khôi phục lại tin giấu Vấn đề đặt liệu tồn hệ giấu tin bền vững trước tân công trên? Đến nay, chưa tim hệ giấu tin bền vững trước tất kiểu công Footer Page 12 of 126 11 Header Page 13 of 126 CHƯƠNG KỸ THUẬT GIẤU TIN 2.1 ĐẶC TRƯNG VÀ TÍNH CHẤT GIẤU TIN TRONG ẢNH Các kỹ thuật giấu tin phần lớn tập trung vào giấu thông tin ảnh Mỗi phương tiện chứa khác có kỹ thuật giấu tin khác Có nhiều định dạng tính chất ảnh khác nên kỹ thuật giấu tin ảnh có đặc trưng tính chất sau đây: 1) Phương tiện chứa liệu tri giác tĩnh: 2) Kỹ thuật giấu tin phụ thuộc ảnh: 3) Kỹ thuật giấu tin lợi dụng tính chất hệ thống thị giác người 4) Giấu thông tin ảnh tác động lên liệu ảnh không làm thay đổi kích thước ảnh 5) Đảm bảo yêu cầu chất lượng ảnh sau giấu thông tin 2.2 GIẤU THÔNG TIN TRONG ẢNH TRẮNG ĐEN, ẢNH 2D VÀ ẢNH ĐA CẤP XÁM Khởi nguồn giấu tin thông tin ảnh thông tin giấu ảnh 2D ảnh xám, pixel ảnh mang nhiều giá trị, biểu diễn nhiều bit Với loại ảnh này, thay đổi giá trị nhỏ pixel không làm thay đổi chất lượng ảnh khả bi phát quan sát măt thường thấp 2.3 HỆ THỐNG THỊ GIÁC CỦA CON NGƯỜI VÀ CÁC MÔ HÌNH MÀU CỦA ẢNH Hiểu biết hệ thống thị giác người góp phần không nhỏ việc cải tiến nâng cấp thuật toán giấu tin ảnh Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Để nhận biết ảnh, người xử lý thông tin thu nhận vị trí không gian, đường nét, màu sắc (độ chói, động tương phản, tần số, …) ảnh Ánh sáng dải sóng mà mắt người cảm nhận được, qua lăng kính phân tích thành ánh sáng đơn sắc có phổ màu từ tím đến đỏ, với dải bước sóng tương ứng từ 400 – 700 nm Ánh sáng màu tổ hợp ánh sáng đơn sắc Mắt người cảm nhận vài chục màu, song lại phân biệt tới hàng ngàn màu khác không gian màu Có ba thuộc tính chủ yếu cảm nhận màu:  Sắc màu (Hue): dùng để phân biệt khác màu  Mức bão hòa (Saturation): mức độ màu hay khoảng cách màu tới điểm có cường độ cần  Độ sáng (Lightness): mô tả cường độ (intensity) sáng, ánh sáng phản xạ nhận từ đối tượng tỉnh thoảng thuật ngữ Brightness (độ phát sáng) dùng thay cho độ sáng, mô tả cường độ ánh sáng đối tượng tự phát 2.4 BIỄU DIỄN ẢNH TRÊN MÁY TÍNH 2.4.1 Ảnh Vector Ảnh vectơ tạo từ nhiều đối tượng khác Đối tượng Vectơ xác định hàm toán học mà không điểm ảnh, ảnh vectơ cho chất lượng ảnh cao ảnh Bitmap Các đối tượng gồm đường thẳng, đường cong số hình toán học gốc với thuộc tính màu sắc, độ dài đường, … 2.4.2 Ảnh mành Ảnh Bitmap xây dựng từ điểm ảnh màu (pixels) khối nhỏ màu hình chữ nhật Tất điểm màu xếp Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13 với theo trật tự tạo thành ảnh 2.5 CÁC ĐỊNH DẠNG ẢNH THÔNG DỤNG Ảnh thu sau trình số hóa có nhiều loại khác nhau, phụ thuộc vào kỹ thuật số hóa ảnh Được chia thành hai loại ảnh: ảnh trắng đen ảnh màu sau số định dạng ảnh thông dụng 2.5.1 Định dạng ảnh IMG 2.5.2 Định dạng ảnh PCX 2.5.3 Định dạng ảnh TIFF (Targed Image File Format) 2.5.4 Định dạng ảnh GIF (Graphics Interchanger Format) 2.5.5 Định dạng anh JPEG (Joint Photographic Experts Group) 2.6 NÉN ẢNH Nén liệu trình làm giảm dung lượng thông tin “dư thừa” liệu gốc, lượng thông tin thu sau nén thường nhỏ liệu gốc nhiều (khoảng 10%), kỹ thuật nén fratal cho tỷ lệ nén đến 30% Tùy thuộc vào ứng dụng để chọn thuật toán nén theo số tiêu như: - Tỷ lệ nén cao - Đảm bảo chất lượng, không làm thông tin ảnh - Tốc độ nén tải nén cao - Phù hợp với quy định có 2.6.1 Tỷ lệ nén (Compression rate) Tỷ lệ nén = kích thước liệu gốc / kích thước liệu thu 2.6.2 Một số phương pháp nén ảnh Kích thước ảnh gốc = Số phần tử x Độ dài bit tối đa a Phương pháp Huffman: b Phương pháp nén loạt dải RLC (Run Length Coding) Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 c 14 Phương pháp LZW (Lempel Ziv Welch) 2.7 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ 2.7.1 Tính vô hình 2.7.2 Khả giấu thông tin 2.7.3 Chất lượng ảnh có giấu thông tin 2.7.4 Tính bền vững thông tin giấu 2.7.5 Thuật toán độ phức tạp tính toán 2.8 KHẢO SÁT MỘT SỐ CÔNG CỤ GIẤU TIN TRONG ẢNH 2.8.1 Hide And Seek V4.1 2.8.2 Stego Dos 2.8.3 While Noise Storm 2.8.4 S – Tools for Windows 2.9 CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ ĐIỂM ẢNH Xử lý điểm ảnh kỹ thuật sử dụng thường xuyên kỹ thuật giấu tin ảnh Các giá trị điểm ảnh lấy biến đổi theo thuật toán giấu tin Tuy nhiên, miền giá trị điểm ảnh lại khác phụ thuộc vào loại ảnh, ta cần dùng đến kỹ thuật tách bit thông tin từ giá trị điểm ảnh Kỹ thuật sử dụng nhiều kỹ thuật giấu tin sử dụng bit quan trọng điểm ảnh (LSB – Least Significant Bit) trình bày cụ thể chương III Kỹ thuật LSB kỹ thuật sử dụng bit quan trọng trị giác bit mang giá trị điểm ảnh để giấu tin Ví dụ ảnh với ảnh 256 màu thi bit cuối bit biễu diễn điểm ảnh coi bit quan trọng theo nghĩa thay đổi bit ảnh hưởng đến cảm nhận mắt người điểm ảnh Hay ảnh 16 bit 15 bit biễu diễn màu RGB điểm ảnh bit cuối Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 15 không dùng đến ta tách bit điểm ảnh để giấu tin… Như vậy, kỹ thuật tách bit xử lý điểm ảnh sử dụng nhiều kỹ thuật giấu tin Sau ta khảo sát số kỹ thuật tách bit quan trọng số loại ảnh phổ biến: Tách bit cuối bit biễu diễn điểm ảnh ảnh 256 màu Hình 2.1 Mỗi điểm ảnh biểu diễn bit, bit cuối (đổi màu) coi bít quan trọng Trong phép tách bit cuối coi bit quan trọng nhất, thay đổi giá trị bit tăng giảm giá trị điểm ảnh đơn vị ví dụ điểm ảnh có giá trị 234, thay đổi bit cuối từ thành giá trị Của điểm ảnh 235 Sự thay đổi nhỏ không làm màu điểm ảnh thay đổi nhiều Với ảnh 16, 24 bit ta thực tương tự  Tách phần Blue RGB  Biến đổi không gian màu cho ảnh 24 bit màu Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 16 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BẢO MẬT VĂN BẢN DỰA VÀO GIẤU TIN 3.1 GIỚI THIỆU Để thực việc giấu thông tin môi trường ảnh, trước hết cần số hóa ảnh theo chuẩn phổ biến như: JPEG, PCX, GIF,… Sau bước số hóa, tùy thuộc cấp độ màu khác nhau, phân chia loại ảnh trắng đen, ảnh xám hay ảnh màu Ảnh trắng đen ảnh nhị phân có bit màu Ứng với điểm đen, bit mang giá trị ứng với điểm trắng, bit mang giá trị Giấu tin ảnh trắng đen thường gây nhiễu, dễ nhận biết mắt thường, số lượng thông tin giấu hạn chế Ảnh màu máy tính mảng số thể cường độ sáng điểm ảnh Các điểm ảnh cấu trúc theo dạng ảnh mảnh, số điểm ảnh thay đổi thuộc độ phân giải hình máy tính Khi chuyển ảnh tương tự (analog) sang ảnh số, người ta chọn cách thể màu khác nhau: - Ảnh bit màu: điểm ảnh nhận 28 (256) màu, chọn từ bảng màu - Ảnh bit màu dải xám: điểm ảnh nhận 28 (256) sắc thái xám Mức xám kết mã hóa tương ứng cường độ sáng điểm ảnh với giá trị số sau trình lượng hóa Cách mã hóa kinh điển thường dùng 16, 32, 64 mức Mã hóa 28 = 256 (0,1,…255) mức phổ dụng nhất, điểm ảnh mã hóa bit Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 17 Ảnh 24 bit màu: điểm ảnh nhận 224 (trên 16 triệu) màu, màu pha trộn màu RGB, nhận giá trị từ đến 255 3.2 THUẬT TOÁN GIẤU THÔNG TIN TRONG KHỐI BIT Thuật toán giấu tin khối bit thường ứng dụng cho tập tin liệu môi trường kiểu hai màu (trắng đen) photocopy, Fax, mã vạch hay ảnh trắng đen Ảnh trắng đen khó giấu tin đặc điểm điểm ảnh biểu diễn giá trị bit (0 1) Nếu ta thay đổi giá trị bit từ sang hay ngược lại từ sang thỉ làm cho ảnh xuất điểm đen, điểm trắng lạ, dễ bị phát 3.2.1 Kỹ thuật giấu tin ngây thơ Kỹ thuật giấu tin đơn giản, bí mật phương pháp kích thước khối ảnh Bản chất giấu tin thực kỹ thuật cách thức giấu thông tin theo quy ước chẵn lẻ 3.2.2 Kỹ thuật giấu tin Chen-Pan-Tseng a Ý tưởng Thuật toán giấu tin ảnh trắng đen Yu Yuan Chen, Hsiang Kuang Pan Yu Chee Tseng, khoa Công nghệ thông tin Khoa học máy tính trường Đại học quốc gia Đài Loan đề nghị Trong phương pháp này, ma trận khóa (K) sử dụng thêm ma trận trọng số (W) giấu thông tin Thuật toán đảm bảo tốt, an toàn giấu nhiều thông tin ảnh, cách thay đổi nhiều bit khối Nhược điểm phương pháp chất lượng ảnh chưa cao, dễ bị phát hiện, áp dụng cho ảnh màu Thuật toán cải tiến cải thiện nhiều chất lượng ảnh kỹ thuật chọn hệ số phân bố bit trắng đen số bit giấu tương đương Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 18 b Một số khái niệm - Khóa bí mật (Secret Key): K - Ma trận trọng số (Weight Matrix) cấp r - Phép đảo bit: - Phép toán ma trận dùng thuật toán c Thuật toán d Phân tích đánh giá thuật toán 3.2.3 Kỹ thuật giấu tin Wu – Lee a Ý tưởng b Phân tích thuật toán c Nhận xét 3.3 THUẬT TOÁN GIẤU THÔNG TIN THAY THẾ BIT CÓ TRONG SỐ THẤP Những năm gần đây, kỹ thuật giấu thông tin vào miền bit có trọng số thấp ảnh quan tâm nghiên cứu nhiều LSB bit có ảnh hưởng tới việc định màu sắc điểm ảnh, ta thay đổi bit màu sắc điểm ảnh gần không khác biệt so với điểm ảnh cũ LSB điểm ảnh có vị trí tương tự chữ số hàng đơn vị số tự nhiên, bị thay đổi, giá trị chênh lệch số cũ số nhất, so với ta thay đổi giá trị chữ số hàng chục hàng trăm Việc xác định LSB điểm ảnh ảnh phụ thuộc vào định dạng ảnh số bit màu dành cho điểm ảnh ảnh Nội dung phương pháp chọn bit quan trọng (ít làm thay đổi chất lượng ảnh nền) thay chúng bit thông tin cần giấu Để khó bị phát hiện, thông tin giấu thường nhúng vào vùng mắt người nhạy cảm với màu sắc Với ảnh 24 bit, màu chứa byte, theo thứ tự từ phải sang, byte đầu Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 19 tiên chứa giá trị biểu thị cường độ màu lam (B), byte thứ hai chứa giá trị biểu thị cường độ màu lục (G), byte thứ ba chứa giá trị biểu thị cường độ màu đỏ (R) Như vậy, màu xác định số nguyên có giá trị khoảng từ – 255 3.3.1 Thuật toán 3.3.2 Phân tích, đánh giá thuật toán 3.4 MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN KHÁC 3.4.1 Kỹ thuật giấu tin dựa bảng màu 3.4.2 Kỹ thuật trãi phổ (Spread Spectrum Communication) 3.4.3 Kỹ thuật dùng hệ số DCT (Discrete Cosine Transform) 3.5 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Ảnh gốc xử lý ảnh có định dạng bitmap “coquan.bmp” có kích thước 797 x 565 Hình 3.1 Ảnh gốc kích thước 797 x 565 Văn giấu vào ảnh văn dạng text Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 20 Hình 3.2 Thực giấu tin ảnh kích thước 797 x 565 Sau giấu lượng văn vào ảnh Ta ảnh có giấu tin Hình 3.3 Ảnh giấu tin kích thước 797 x 565 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 21 Kết ảnh không thay đổi dung lượng kích thước Kết trích xuất văn tách từ ảnh không bị sai lệch so với văn đưa vào lúc ban đầu Hình 3.4 Thực trích xuất thông tin ảnh kích thước 797 x 565 Thuật toán áp dụng tốt cho ảnh màu nói thuật toán đạt yêu cầu ứng dụng giấu tin mật, đảm bảo tính ẩn thông tin giấu an toàn Tuy nhiên số lượng thông tin giấu chưa cao Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 22 3.6 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.6.1 Ưu điểm - Ảnh gốc sau giấu thông tin mật có sai khác với ảnh gốc phạm vi chấp nhận - Nội dung thông tin giấu sau giải tin không sai lệch so với nội dung gốc ban đầu Sự thay đổi ảnh sau giấu tin gần không cảm nhận hệ thống thị giác người, đảm bảo an toàn cho thông tin giấu 3.6.2 Khuyết điểm - Số lượng văn giấu vào ảnh hạn chế - Khi kích thước ảnh lớn lượng văn giấu nhiều - Khóa bảo vệ nhập vào chưa mã hóa hiển thị Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 23 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn trình bày đánh giá kỹ thuật giấu tin cài đặt thử nghiệm chương trình giấu tin mật kỹ thuật giấu tin mật Wu – Lee để trao đổi văn mật Chương trình thử nghiệm giấu văn mật môi trường ảnh Thuật toán sử dụng với ảnh đa mức xám định dạng ảnh sử dụng bảng màu nói chung Cài đặt, tiến hành thử nghiệm thuật toán môi trường định dạng ảnh Bitmap phù hợp với xu hướng thực tế trao đổi thông tin Sự thay đổi ảnh sau giấu tin gần không cảm nhận hệ thống thị giác người, cho thấy thuật toán áp dụng thực tế Chương trình sử dụng hệ thống khóa bí mật cho ảnh, đảm bảo tính mật, an toàn cao lượng văn giấu, đông thời ảnh chứa tin giấu thay đổi so với ảnh gốc Trên ý kiến chủ quan, em mong muốn nhận quan tâm đóng góp quý thầy, cô người quan tâm đến lĩnh vực giấu văn ảnh Hướng phát triển cần nghiên cưu sâu việc đưa nội dung văn vào ảnh file văn mà không cần phải nhập trực tiếp vào chương trình Mã hóa thông tin trước giấu biện pháp hữu hiệu để đảm bảo an toàn cho thông tin Mã hóa sử dụng kỹ thuật mật mã khóa công khai (khóa lập mã công khai, giải mã bí mật) Lý thuyết chứng minh, công bố phương pháp mã hóa, công khai khóa lập mã, giữ bí mật khóa giải mã, mà giữ bí mật thông tin, việc tìm khóa giải mã toán nan giải, theo nghĩa có độ phức tạp thời gian lớn Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 24 Cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện toán giấu tin loại liệu khác như: Audio, Video, để tăng độ bảo mật nội dung thông tin tránh nghi ngờ kẻ thám tin Footer Page 26 of 126 ... luận văn cao học: Kỹ thuật giấu tin ảnh 2D ứng dụng bảo mật liệu văn bản” Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu Nhằm nghiên cứu, đánh giá kỹ thuật giấu tin ảnh ứng dụng giấu văn mật vào ảnh để đảm bảo. .. Các kỹ thuật giấu tin - Giấu tin ảnh trắng đen, ảnh đa cấp xám, ảnh 2D - Văn trao đổi mạng 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin ảnh màu 2D - An toàn bảo mật trình trao đổi văn. .. tin ảnh Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BẢO MẬT VĂN BẢN DỰA VÀO GIẤU TIN Khảo sát, đánh giá, so sánh số kỹ thuật giấu thông tin Phát triển chương trình giấu tin thử nghiệm sử dụng kỹ thuật giấu tin