nghiên cứu các phương pháp mã hóa giấu tin đa tầng và ứng dụng

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế

KHOA CNTT – ĐH KHTN TRNG I HC KHOA HC T NHIÊN KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN B MÔN CÔNG NGH TRI THC TRN HNG NGC – TRNG TH M TRANG NGHIÊN CU CÁC PHNG PHÁP MÃ HOÁ – GIU TIN A TNG VÀ NG NG LUN VN C NHÂN TIN HC TP. HCM, 2004 KHOA CNTT – ĐH KHTN TRNG I HC KHOA HC T NHIÊN KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN B MÔN CÔNG NGH TRI THC TRNG TH M TRANG - 0012694 TRN HNG NGC - 0012746 NGHIÊN CU CÁC PHNG PHÁP MÃ HOÁ – GIU TIN A TNG VÀ NG NG LUN VN C NHÂN TIN HC GIÁO VIÊN HNG DN T.S NGUYN ÌNH THÚC Th.S PHM PHM TUYT TRINH NIÊN KHÓA 2000 - 2004 KHOA CNTT – ĐH KHTN NHN XÉT CA GIÁO VIÊN HNG DN . . . . . . . . . . . . . . . . KHOA CNTT – ĐH KHTN NHN XÉT CA GIÁO VIÊN PHN BIN . . . . . . . . . . . . . . . . . KHOA CNTT – ĐH KHTN I CM N Chúng em xin chân thành cám n Khoa Công Ngh Thông Tin, trng i Hc Khoa Hc T Nhiên TpHCM ã to u kin tt cho chúng em thc hin  tài lun vn tt nghip này. Chúng em xin chân thành cám n Thy Nguyn ình Thúc và Cô Phm Phm Tuyt Trinh ã tn tình hng dn, ch bo và óng góp ý kin cho chúng em trong sut thi gian thc hin  tài. Chúng em xin chân thành cám n quý Thy Cô trong Khoa ã tn tình ging dy, trang b cho chúng em nhng kin thc quý báu trong nhng nm hc va qua. Chúng con xin nói lên lòng bit n sâu sc i vi Ông Bà, Cha Mã chm sóc, nuôi dy chúng con thành ngi. Xin chân thành cám n các anh ch và bn bè ã ng h, giúp  và ng viên chúng em trong thi gian hc tp và nghiên cu. Mc dù chúng em ã c gng hoàn thành lun vn trong phm vi và kh ng cho phép nhng chc chn s không tránh khi nhng thiu sót. Chúng em kính mong nhn c s cm thông và tn tình ch bo ca quý Thy Cô và các bn . Sinh viên Trn Hng Ngc – Trng Th M Trang Tháng 07/ 2004 KHOA CNTT – ĐH KHTN i C LC —¯– DANH SÁCH CÁC HÌNH V .1 Chng 1. Gii thiu 2 Chng 2. Mt s h thng mã hoá 4 2.1. Các khái nim c bn .4 2.1.1. S nguyên t 4 2.1.2. Mã hóa khóa bí mt (Private-Key Encryption): 7 2.1.3. Mã khóa công khai (Public-Key Encyption): .9 2.1.3.1. Gii thiu 9 2.1.3.2. Phân loi h thng mã hóa khóa công: .11 2.1.4. Ch ký n t .11 2.1.4.1. Gii thiu: .11 2.1.4.2. Các c m ca ch ký n t: 13 2.2. Mã hóa i xng RC6 14 2.2.1. Gii thiu RC6 14 2.2.2. Thut toán RC6 .14 2.2.2.1. Lp khóa: .14 2.2.2.2. Mã hóa và gii mã : .15 2.2.3. Nghi thc RC6 .16 2.2.4. ánh giá RC6 17 2.3. Phng pháp mã hóa khóa công RSA 17 2.3.1. Gii thiu 17 2.3.2. Thut toán RSA .17 2.3.3. Nghi thc RSA 18 2.3.4. ánh giá RSA 19 2.4. H mã hóa ECC (Elliptic Curve Cryptography) 19 2.4.1. Gii thiu 19 2.4.2. Mt s khái nim .19 2.4.2.1. Trng hu hn .20 2.4.2.2. Mt sc tính Elip trên trng hu hn .22 2.4.2.3. Kho sát ng cong Elip 23 2.4.3. Các thành t mt mã trong ECC .25 2.4.3.1. Các thông s min ng cong Elip 25 2.4.3.2. Cp khóa ng cong Elip .27 2.4.4. Các lc  trong ECC 27 2.4.4.1. c  ch ký n t da trên ECC 28 2.4.5. ánh giá ECC 30 2.5. So sánh RSA và ECC .30 Chng 3. Hàm bm 33 3.1. Tính cht ca hàm bm 34 KHOA CNTT – ĐH KHTN ii 3.1.1. Hàm bm mt chiu (OWHF - One-Way Hash Function) 34 3.1.2. Hàm bm chng xung t (CRHF - Collision Resistant Hash Function) 34 3.1.3. Các hàm bm lp (Iterated Hash Function) 35 3.2. Gii thiu mt s hàm bm 36 3.2.1. Hàm MD5 36 3.2.1.1. Gii thiu 36 3.2.1.2. Thut toán .36 3.2.1.3. Phân bit MD5 vi MD4 .40 3.2.2. SHA-1 .41 3.2.2.1. Gii thiu 41 3.2.2.2. Các hàm và các hng sc dùng trong thut toán 41 3.2.2.3. Tính giá tr bm .42 3.2.3. Tiger 43 3.2.3.1. Gii thiu 43 3.2.3.2. c t 45 3.2.3.3. Tính bo mt .47 3.3. Hàm bm Whirlpool .48 3.3.1. Gii thiu 48 3.3.2. Các c s và ký hiu toán hc 49 3.3.2.1. Trng Galois (s biu din nh phân) .49 3.3.2.2. Các lp ma trn .49 3.3.2.3. Mã MDS (MDS code - Maximal Distance Separable code) 49 3.3.2.4. Các thuc tính mt mã .50 3.3.2.5. Ký hiu khác .51 3.3.3. Mô t Whirlpool 51 3.3.3.1. Nhp và xut .52 3.3.3.2. Lp phi tuyn γ .52 3.3.3.3. Hoán v theo chu k π 52 3.3.3.4. Lp lan truyn tuyn tính θ 52 3.3.3.5. Phép cng khoá σ [k] 53 3.3.3.6. Hng s vòng cr .53 3.3.3.7. Hàm vòng p[k] 53 3.3.3.8. Bng xp lch khoá 53 3.3.3.9. Mt mã khi ni W .53 3.3.3.10. Thêm các bit và tng cng MD 53 3.3.3.11. Chc nng nén( Nguyên tc nén) .54 3.3.3.12. Tính thông ip bm 54 3.3.4. ánh giá hàm bm Whirpool .54 Chng 4. Giu d liu – Watermarking 55 4.1. Giu d liu .55 4.2. Phân loi: .55 4.3. Mô hình chung: 56 4.4. Các yêu cu ca bài toán giu d liu .56 4.5. Phng pháp giu d liu .58 KHOA CNTT – ĐH KHTN iii 4.5.1. Phng pháp giu d liu có th nhìn thy 58 4.5.1.1. Phng pháp da vào phép bin i Cosin tng phn 58 4.5.1.2. Phng pháp chèn giá tr xám .59 4.5.2. Phng pháp giu d liu không th thy 60 4.5.2.1. Phng pháp lng hoá h s bin i wavelet .60 4.5.2.2. Phng pháp da vào s khác bit gia các h s wavelet k nhau 60 4.5.2.3. Phng pháp da vào phép bin i Wavelet d tha 62 4.5.2.4. Phng pháp da trên vic chia block thích nghi .64 4.6. Các dng tn công 66 4.7. ng dng ca phng pháp giu d liu 66 Chng 5. Mt sng dng .68 5.1. Giu tin trên nh .68 5.1.1. Nghi thc giu tin a tng trên nh 68 5.1.2. Giao din ng dng .70 5.2. Mô hình ch ký n t 71 5.2.1. Mô hình to ch ký 71 5.2.2. Mô hình chng thc ch ký n t .72 5.2.3. Giao din ng dng .73 5.3. Nhúng tin vào phim và ng dng .74 5.3.1. Mô hình nhúng c s d liu trên phim .74 5.3.1.1. T chc C s d liu 74 5.3.1.2. Tp lnh trên  cng o .75 5.3.1.3. Thut toán .75 5.3.2. Giao din ng dng .76 5.4. Giao din ca chng trình chính .76 Chng 6. Kt lun – Hng phát trin 77 6.1. Kt lun .77 6.2. Hng phát trin 78 Tài liu tham kho 79 Ph lc A: Bin i Wavelet 81 Ph lc B: Kt qu th nghim hàm bm Tiger và Whirlpool .90 KHOA CNTT – ĐH KHTN 1 DANH SÁCH CÁC HÌNH V Hình 2.1. Ch ký n tc gi cùng bn rõ thông ip 13 Hình 2.2. Ch ký n tc gi cùng bn mã ca thông p 13 Hình 2.3. So sánh mc  bo mt gia ECC và RSA .31 Hình 3.1. Phát tho chc nng nén ca Tiger .47 Hình 4.1. Hai mu watermark 55 Hình 4.2. Mô hình chung ca h thng giu d liu .56 Hình 4.3.  nhúng watermark bng phng pháp da trên block thích nghi .65 Hình 5.1. Mô hình h thng nhúng watermark trên nh .68 Hình 5.2. Màn hình giao din nhúng không nhìn thy c .70 Hình 5.3. Màn hình giao din nhúng nhìn thy c 71 Hình 5.4. Mô hình to ch ký n t 71 Hình 5.5. Mô hình chng thc ch ký n t 72 Hình 5.6. Màn hình giao din phát sinh cp khoá .73 Hình 5.7. Màn hình giao din to ch ký n t .74 Hình 5.8. Màn hình giao din chng thc ch ký n t .74 Hình 5.9. Màn hình giao din ng dng  cng o .76 Hình 5.10.Giao din ca chng trình chính 76 Bng 2.1. Bng so sánh v kích thc khóa công khai gia ECC, RSA và AES [7] 30 KHOA CNTT – ĐH KHTN 2 Chng 1. Gii thiu Trong nhng nm gn ây, s phát trin nhanh chóng ca Internet và các công c x lý multimedia ã mang li cho chúng ta nhiu thun li trong vic lu tr d liu, trao i thông tin, sao chép d liu v.v…Tuy nhiên, bên cnh các thun li ó, s phát trin này cng to ra nhiu th thách trong vn  tìm ra gii pháp bo mt d liu cng nh vic chng nhn quyn s hu ca các cá nhân. Nhng th thách này ã thu hút s chú ý ca nhiu nhà nghiên cu trong lnh vc công ngh thông tin và toán: ó chính là bo mt: Ø Làm sao  bo mt d liu? Ø Làm sao chng nhn mt d liu nào ó thuc quyn s hu ca ngi này hay ngi kia? Ø Làm sao  ngi nhn bit c thông tin mà h nhn c là chính xác? Ø Làm sao  tin tc truyn i không bánh cp? Hin ã có nhiu gii pháp c  xut nh: s dng mt khu, mã hoá thông tin, steganography, n d liu (watermarking) v.v….và bên cnh các phng pháp bo mt mi ngày càng phc tp thì cng xut hin nhiu dng tn công khác nhau và ngày càng tinh vi hn. Do ó, vn  làm sao a ra mt gii pháp hiu qu theo thi gian và s phát trin mnh m ca khoa hc k thut và các k thut phn cng là không d. Trong gii hn ca lun vn, chúng tôi s trình bày s nét v các gii pháp này  chúng ta có cái nhìn tng quát v bo mt thông tin. ng thi, chúng tôi cng  xut mt sng dng. B cc lun vn gm 6 chng và ba ph lc: Chng 1. Gii thiu - Trình bày khái quát v lun vn và gii hn mc tiêu ca  tài. Chng 2. Mt s h mã hóa - Trình bày mt s khái nim c bn, h mã khoá công khai RSA, ECC, h mã i xng RC6 và so sánh gia RSA và ECC. Chng 3. Hàm bm - Gii thiu mt s phng pháp bm h tr ng tc  x lý cho vic mã hoá d liu trong ng dng to ch ký n t. Chng 4. Giu d liu – WaterMarking - Gii thiu s lc v k thut giu d liu và mt s phng pháp giu d liu da trên phép bin i Wavelet. . in hình, mã hóa khóa công c dùng mã hóa khóa và IV c dùng bi thut toán khóa bí mt. Sau khi khóa và IV c truyn, kó mã hóa khóa bí mt c. dùng khóa bí mt tng ng ca B. Trong thc t, A và B dùng mã hóa khóa công khai (bt i xng)  truyn khóa bí mt (i xng) và dùng mã hóa khóa bí