Bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ ngày càng trở nên quan trọng trong việc thúc đẩy sự sáng tạo, phát triển nền kinh tế, văn hóa và trở thành điều kiện tiên quyết trong hội nhập quốc tế của mỗi quốc gia. Để chứng minh quyền sở hữu trí tuệ, đặc biệt là đối với các cơ sở dữ liệu thì kỹ thuật thủy vân đã và đang được nghiên cứu một cách rộng rãi. Kỹ thuật thủy vân dựa vào các bít ý nghĩa nhất hứa hẹn là kỹ thuật có tính bền vững và độ tin cậy cao.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA TOÁN CƠ TIN HỌC - - NGUYỄN VĂN NHÂN BẢO VỆ BẢN QUYỀN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ BẰNG KỸ THUẬT THỦY VÂN DỰA VÀO CÁC BÍT Ý NGHĨA NHẤT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Tốn –Tin ứng dụng Cán hướng dẫn: PGS TS BÙI THẾ HỒNG Hà Nội 2011 Lời cảm ơn Đầu tiên tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo công tác khoa Toán – Cơ – Tin học trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, người giảng dạy cung cấp kiến thức khoa học quý báu suốt năm học vừa qua để tơi có tảng kiến thức để thực khoá luận Tiếp theo xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS TS Bùi Thế Hồng, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điền kiện nhiều mặt để tơi hồn thành khố luận Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè giúp đỡ, cổ vũ động viên đóng góp cho tơi nhiều ý kiến qúy báu sống, công việc học tập nói chung q trình thực khóa luận Xin chúc người sức khoẻ dồi dào, đạt nhiều thành tích cao cơng tác, học tập nghiên cứu khoa học gặt hái thêm nhiều thành công việc sống Mục lục Phần Tổng quan thủy vân sở liệu quan hệ .2 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm thủy vân 1.1.2 Khái niệm thủy vân sở liệu quan hệ 1.1.3 Sự cần thiết kỹ thuật thuỷ vân sở liệu quan hệ 1.2 Các yêu cầu thuỷ vân sở liệu quan hệ 1.2.1 Khả phát (Detectability) 1.2.2 Tính bền vững (Robustness) .5 1.2.3 Cập nhật phần tăng thêm (Incremental Updatability) 1.2.4 Không dễ cảm nhận (Imperceptibility) .5 1.2.5 Hệ thống mù ( Blind System) 1.3 Những công hệ thuỷ vân sở liệu quan hệ 1.3.1 Cập nhật thông thường 1.3.2 Tấn cơng có chủ đích 1.4 Các ứng dụng chủ yếu thuỷ vân sở liệu quan hệ .7 1.4.1 Bảo vệ quyền chứng minh quyền sở hữu 1.4.2 Chứng thực thông tin (Authentication) .8 1.5 Các kỹ thuật thủy vân sở liệu quan hệ Phần Kỹ thuật thủy vân CSDL quan hệ sử dụng MSB 2.1 Giới thiệu 2.2 Lược đồ 11 2.2.1 Sinh thủy vân 12 1.2.2 Phát thủy vân 14 1.2.3 Chọn MSB ngẫu nhiên .16 1.2.4 Thảo luận quan hệ khơng có khóa .16 2.3 Tính bền vững chi phí thời gian nhớ lược đồ .17 2.3.1 Xác suất nhị thức tồn 17 2.3.2 Phát thủy vân liệu không thủy vân 18 2.3.3 Phát thủy vân liệu thủy vân 20 2.3.4 Đánh giá thời gian yêu cầu nhớ thuật toán 26 2.3.5 Các điều chỉnh 28 2.4 Chứng nhận quyền công khai 28 2.4.1 Giấy chứng nhận thủy vân 28 2.4.2 Chứng thực công khai .30 2.4.3 Quản lý chứng thực 31 2.4.4 Cập nhật tăng dần 32 Phần Cài đặt lược đồ chạy thử nghiệm chương trình .34 3.1 Cài đặt 34 3.2 Hàm băm mật mã 41 3.2.1 Tổng quát 41 3.2.2 Các tính chất mật mã 42 3.3.3 Hàm băm mật mã MD5 42 3.3 Biểu diễn thông tin máy tính .44 3.3.1 Biểu diễn số 44 3.3.2 Biểu diễn ký tự 46 3.4 Chạy thử nghiệm chương trình .47 3.4.1 Giao diện chương trình 47 3.4.2 Chạy thử nghiêm chương trình 49 Kết luận 50 Tài liệu tham khảo 51 Phụ Lục 52 Danh sách từ viết tắt Từ viết tắt Từ đầy đủ CSDL Cơ sở liệu MSB The most significant bit( Bit ý nghĩa nhất) DB-CA Cơ quan đăng ký quyền Danh sách bảng STT Tên bảng Bảng Các tham số sử dụng lược đồ thủy vân Bảng Các ký hiệu sử dụng để phân tích chi phí Bảng Điều chỉnh tham số Danh sách hình vẽ STT Tên hình Hình Nhận nhầm xác định hàm γ Hình Nhận nhầm xác định hàm η Hình Đốn sai cơng thêm hàm ξ Hình Đốn sai cơng thêm hàm γ Hình Đốn sai cơng thêm hàm η Hình Đốn sai cơng thay đổi giá trị hàm ζ Hình Đoán sai thay đổi giá trị hàm γ Hình Đốn sai thay đổi giá trị hàm η Hình9 Nhận nhầm nén giá trị hàm ς Hình 10 Quan hệ thủy vân chứng thực định danh Hình11 Biểu đồ use case Hình 12 Biểu đồ trình tự use case thủy vân Hình13 Biểu đồ trình tự use case phát thủy vân Hình 14 Biểu đồ thiết kế lớp Hình15 Giao diện thủy vân Hình 16 Giao diện phát thủy vân Hình 17 Giao diện cấu hình kết nối CSDL Hình 18 Quá trình thực vòng Hình 19 Giao diện cài đặt cấu hình kết nối CSDL Hình 20 Giao diện tạo thủy vân Hình 21 Giao diện phát thủy vân Hình 22 Kết phát thủy vân CSDL thủy vân Hình 23 Kết phát thủy vân CSDL chưa thủy vân Lời mở đầu Trong thực tế việc chứng minh quyền sở hữu sở liệu quan hệ sau phân phối chuyển giao vấn đề quan trọng môi trường ứng dụng dựa Internet nhiều ứng dụng phân phối sản phẩm.Trong năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển với tốc độ chóng mặt phần cứng phần mềm, đặc biệt tốc độ phát triển Internet cơng nghệ có liên quan đưa đến tiểm chưa có việc truy nhập phân phối lại sản phẩm kỹ thuật số Sự phát triển công nghệ đa phương tiện với khả chép mô mở nhiều hướng cho phát triển kỹ thuật thuỷ vân, đặt biệt lĩnh vực bảo mật sở liệu Thuỷ vân sở liệu không nằm ngồi quy luật phát triển Ban đầu, thuỷ vân sử dụng để nhúng vào sản phẩm đa phương tiện âm thanh, hình ảnh, video… Nhưng nay, thuỷ vân ứng dụng vào lĩnh vực mẻ có liên quan đến quyền sở hữu trí tuệ Đó lĩnh vực thuỷ vân sở liệu quan hệ,đây lĩnh vực quan trọng có ứng dụng nhiều sống Thuỷ vân sử dụng với mong muốn cho phép chứng minh tác giả nguồn gốc sở liệu đểtừ chứng minh liệu chuẩn xác Xuất phát từ thực tế đó, tơi lựa chọn đề tài: “Bảo vệ quyền sở liệu kỹ thuật thủy vân dựa vào bít ý nghĩa nhất” để làm khóa luận tốt nghiệp Khóa luận chia làm ba phần: Phần 1: Tổng quan thủy vân sở liệu quan hệe Phần 2: Kỹ thuật thủy vân CSDL sử dụng MSB Phần 3: Cài đặt lược đồ lược đồ thủy vân chạy thử nghiệm Phần Tổng quan thủy vân sở liệu quan hệ 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm thủy vân Thuật ngữ “thuỷ vân” có xuất xứ từ kỹ thuật đánh dấu nước thời xưa Đây kỹ thuật đánh dấu chìm hình ảnh, logo, hay liệu lên giấy nhằm mục đích trang trí phân biệt xuất xứ sản phẩm giấy Như vậy, thông tin cần giấu gọi thuỷ vân (watermark) Thuỷ vân chuỗi ký tự, hay hình ảnh, logo hay liệu Thuỷ vân chứa đựng thơng tin dùng để chứng minh quyền sở hữu chống xuyên tạc Có hai loại thuỷ vân, : thuỷ vân bền vững thuỷ dễ vỡ Thuỷ vân bền vững (robust watermark): thuỷ vân tồn bền vững với liệu, không dễ dàng bị phá huỷ trước biến đổi, công lên liệu Các kỹ thuật thường dùng ứng dụng bảo vệ quyền, chứng minh quyền sở hữu Thuỷ vân dễ vỡ (fragile watermark): thuỷ vân dễ bị biến đổi trước biến đổi hay công lên liệu Các kỹ thuật thường dùng ứng dụng nhận thực thơng tin, đảm bảo tính tồn vẹn liệu Các kỹ thuật thuỷ vân từ đời nhận quan tâm lớn nhà khoa học Các kỹ thuật thuỷ vân nghiên cứu áp dụng nhiều môi trường liệu khác như: liệu đa phương tiện (hình ảnh, text, âm thanh, video, ), hay phẩm phần mềm, gần nghiên cứu môi trường sở liệu quan hệ Trong mơi trường liệu liệu đa phương tiện (đặc bịêt hình ảnh) nghiên cứu áp dụng sớm môi trường chiếm tỷ lệ chủ yếu Tuy nhiên, người ta tập trung nghiên cứu kỹ thuật thuỷ vân sở liệu quan hệ nhu cầu cấp thiết người chủ sở liệu muốn bảo vệ chúng trước cơng bên ngồi Kết luận Trong thực tế việc chứng minh quyền sở hữu sở liệu quan hệ sau phân phối chuyển giao vấn đề quan trọng Vì kỹ thuật thủy vân sở liệu lĩnh vực mới, quan tâm nghiên cứu Nội dung báo cáo giới thiệu kỹ thuật thủy vân mới, phương pháp chứng minh quyền sở hữu công khai Bài báo cáo đạt kết sau : • Đưa khái niệm, đặc điểm cần thiết thủy vân thủy vân CSDL • Các ứng dụng thủy vân CSDL việc bảo vệ quyền chứng thực thơng tin • Tìm hiểu kỹ thuật, chứng minh tính bền vững lược đồ thủy vân phát thủy vân phương pháp sử dụng MSB • Đưa phương pháp chứng nhận quyền công khai, quản lý giấy chứng nhận công khai • Cài đặt thành cơng lược đồ chạy thử nghiệm chương trình Kỹ thuật thủy vân CSDL dùng MSB kỹ thuật tốt nhiều so với kỹ thuật thủy vân trước Nó khơng làm thây đổi thay đổi liệu q trình thủy vân Trong hầu hết kỹ thuật thủy vân khác làm thay đổi đến liệu trình thủy vân Mặt khác kỹ thuật áp dụng với kiểu liệu Khóa thủy vân khóa cơng khai nên chứng minh quyền sở hữu nhiều lần, lúc Đó điểm bật sơ với kỹ thuật thủy vân trước Mặc dù có nhiều cố gắng chắn kết cài đặt khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế, hy vọng thời gian tới vấn đề nghiên cứu sâu hơn, cải tiến tốt Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn 50 Tài liệu tham khảo Tiếng việt [1] Đỗ Trung Tuấn, ”Cơ sở liệu”, Nhà xuất ĐHQGHN [2] Bùi Thế Hồng cộng sự, “Nghiên cứu Phát triển Kỹ thuật Thuỷ vân Cơ sở Dữ liệu Quan hệ”, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài sở 2008, 12/2008, Phòng CSDL & LT, Viện CNTT, Viện KH&CN Việt Nam [3] Bùi Thế Hồng cộng sự, “Về số lược đồ thủy vân sở liệu quan hệ” Báo cáo kết nghiên cứu đề tài sở chọn lọc năm 2009, 12/2009, Phòng CSDL & LT, Viện CNTT, Viện KH&CN Việt Nam [4] Nguyễn Ngọc Bình Phương, Thái Thanh Phong, “Các giải pháp lập trình C#” [5] Võ Văn Chín, Nguyễn Hồng Vân, Phạm Hữu Tài, “Giáo trình kiến trúc máy tính” Trang 12-21 Tiếng Anh [6] R Agrawal and J Kiernan, “Watermarking relational databases” In Proceedings of VLDB, pages 155–166, 2002 [7] R Sion, M Atallah, S Prabhakar, “Watermarking Relational Databases” CERIAS TR 2002-28* Center for Education and Research in Information Assurance, Computer Sciences, Purdue University, 2002 [8] T Furon, I Venturini, and P Duhamel, A unified approach of asymmetric watermarking schemes In SPIE Vol 4314,Security and Watermarking of Multimedia Contents III, pages 269–279, 2001 [9] Yingjiu Li and Robert Huijie Deng “Publicly Verifiable Ownership Protection for Relational Databases” [10] Y Li, V Swarup, and S Jajodia, “Fingerprinting relational databases: Schemes and specialties” IEEE Transactions on Dependable and Secure omputing (TDSC), 2(1):34–45, 2005 51 Phụ Lục Thuật toán MD5 Thuật ngữ ký hiệu Một “word“ lượng 32 bit “byte“ lượng bit Một dãy bit xem dãy byte, nhóm bit liên tiếp xem byte Tương tự, dãy byte xem dãy word 32 bit, đõ nhóm byte liên tiếp xem word với byte thấp đặt trước Ví dụ word A : 01 23 45 67 01 byte thấp đặt trước Ký hiệu “^” ký hiệu cho số mũ Ký hiệu “+“ cho phép cộng word, nghĩa cộng theo môđun 2^32 X