XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIẤU TIN TRONG ẢNH

XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIẤU TIN TRONG ẢNH NGÔ NHẬT NGUYÊN, LÊ TRỌNG THẮNG Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Lạc Hồng1 Email: nhatnguyen11051@gmail.com , letrongthang07071988@yahoo.com Tóm tắt: Bài báo trình bày vấn đề liên quan đến cách thức giấu đối tượng vào ảnh Đối tượng đoạn văn bản, tập tin âm thanh, hay tập tin tài liệu … cách sử dụng thuật toán giấu tin vào bít quan ảnh Kết thực nghiệm cho thấy ảnh trước sau giấu tin có kích thước khơng thay đổi mắt thường khó phát ảnh có chứa tin I GIỚI THIỆU Mã hóa thơng tin giải pháp đảm bảo an toàn bảo mật thông tin theo phương pháp truyền thống với qui tắc thỏa thuận trước người gửi người nhận Tuy nhiên, phương pháp tạo nên ý đối phương với thông điệp Một hướng tiếp cận lĩnh vực an toàn bảo mật thơng tin, giấu diện thông tin quan trọng ảnh thông thường Sự khác biệt ảnh có giấu thơng tin ảnh thơng thường nhỏ nên hạn chế ý nghi ngờ đối phương Mặt khác, dù ảnh có giấu thơng tin bị phát có chứa thơng tin việc tìm nội dung thơng tin khó thực q trình giấu tin có kết hợp với khóa có độ bảo mật cao Bằng việc xây dựng ứng dụng cho phép giấu tin bit quan trọng ảnh màu, báo đề xuất giải pháp có khả giấu nhiều loại tập tin vào ảnh mà không làm thay đổi chất lượng ảnh sau giấu đồng thời đảm bảo tính an tồn bảo mật thông tin Bằng lý thuyết thực nghiệm, báo chứng minh đa dạng loại tập tin cho phép giấu ảnh độ an tồn bảo mật thơng tin sau giấu II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Giải pháp thực dựa nghiên cứu thuật toán giấu tin miền quan sát cấu trúc ảnh Bitmap Thuật toán giấu tin ảnh LSB Thuật toán LSB (Least Significant Bit) thực dựa việc xác định bit quan trọng ảnh để thay bit thơng tin cần giấu.[2] Bit quan trọng ảnh bit có ảnh hưởng tới việc định tới màu điểm ảnh, ta thay đổi bit quan trọng điểm ảnh màu điểm ảnh tương đối gần với điểm ảnh cũ Như vậy, kỹ thuật tách bit xử lý ảnh đựợc sử dụng Số 10 Huỳnh Văn Nghệ, Biên Hòa Đồng Nai nhiều quy trình giấu tin Việc xác định LSB điểm ảnh ảnh phụ thuộc vào định dạng ảnh số bit màu dành cho điểm ảnh Phương pháp LSB (Least Significant Bit) thay bit quan trọng nhất, thường bit cuối mẫu liệu bít thơng tin mật Như pixel ảnh BMP 24bit giấu từ đến bit mật [1] Ví dụ mẫu bit, bit cuối thay bit thơng tin mật 1: Hình 1: Minh họa kĩ thuật giấu LSB Ưu điểm phương pháp dễ cài đặt cho phép giấu liệu nhiều Có thể tăng thêm liệu giấu cách sử dụng hai bit LSB Tuy nhiên cách làm làm tăng nhiễu đối tượng chứa dẫn đến đối phương dễ phát thực cơng Vì liệu chứa cần phải chọn trước giấu sử dụng phương pháp Để tăng độ an toàn cho kỹ thuật này, ta sử dụng khóa bí mật K để mã hóa thơng tin mật trước đem giấu vào bit LSB Cấu trúc ảnh Bitmap Đối với giấu tin ảnh ta cần đảm bảo yêu cầu an tồn vào bảo mật thơng tin điều không quan trọng số lượng thông tin giấu nhiều tốt Do đó, định dạng ảnh BITMAP có cấu trúc ảnh cố định với vùng liệu ảnh giúp thỏa mãn yêu cầu Trong đồ họa máy vi tính, BMP, biết đến với tên tiếng Anh khác Windows bitmap, định dạng tập tin hình ảnh phổ biến Các tập tin đồ họa lưu dạng BMP thường có BMP DIB (Device Independent Bitmap) Đặc điểm bật định dạng BMP tập tin hình ảnh thường khơng nén thuật toán Khi lưu ảnh, điểm ảnh ghi trực tiếp vào tập tin - điểm ảnh mô tả hay nhiều byte tùy thuộc vào giá trị ảnh Do đó, hình ảnh lưu dạng BMP thường có kích cỡ lớn, gấp nhiều lần so với ảnh nén [3] Cấu trúc tập tin ảnh BMP bao gồm phần:  Bitmap Header (14 bytes): giúp nhận dạng tập tin bitmap  Bitmap Information (40 bytes): lưu số thông tin chi tiết giúp hiển thị ảnh  Color Palette (4*x bytes), x số màu ảnh: định nghĩa màu sử dụng ảnh  Bitmap Data: lưu liệu ảnh  Bitmap Header Phần có độ lớn cố định 14 bytes, phần dùng để mô tả thông tin chung tệp kiểu tệp, độ lớn số thông tin liên qua đến tệp Offset(byte) Giá Tr ngh a „B‟ Định dạng kiểu tệp „M‟ Định dạng kiểu tệp 3->6 Unsigned long Kích thước tệp 7->10 Zero Reserved 11->14 Unsigned long Địa ch phần liệu Bảng 1: Bitmap Header Trong phần Bitmap Header có mơ tả thông tin độ dài tệp , thông tin thực cần thiết với chương trình Tuy nhiên qua thực nghiệm thấy với số tệp thơng tin khơng xác Do báo cáo đưa cách tính kích thước tệp bitmap thơng qua công thức: Tệp_Size = Sizeof(Bitmap Header) + Sizeof(Bitmap Infor) + Sizeof(Pallete) + Sizeof(Data) Địa ch vị (offset) vùng liệu xác định thơng qua cơng thức : Địa ch vùng data = 54+ Sizeof(Pallete) Đối với ảnh đen trắng ảnh màu có số lượng màu lớn 256 giá trị địa ch cố định 54  Bitmap Information Phần Bitmap Infor dùng để mô tả thông tin ảnh dùng lưu trữ tệp kích thước phần cố định 40 byte Ý nghĩa giá trị trường vùng Bitmap Infor mô tả chi tiết bảng : Offset(byte) Giá Tr ngh a 1->4 40 Số lượng byte vùng bitmap info 5->8 Unsigned long Độ rộng ảnh tính theo Pixel 9->12 Unsigned long Độ cao ảnh tính theo Pixel 13->14 Number of Color Plans 15->16 Unsigned long Số bit để biểu diễn pixel 17->20 Unsigned long Kiểu nén 21->24 Unsigned long Độ lớn ảnh (byte) 25->28 Unsigned long Độ phân giải ảnh theo chiều ngang 29->32 Unsigned long Độ phân giải ảnh theo chiều dọc 33->36 Unsigned long Số lượng màu bảng màu 37->40 Unsigned long Số màu quan trọng Bảng 2: Bitmap Information  Color Palette (Bảng màu) Tiếp theo Palette màu BMP, gồm nhiều có kích thước byte xếp liền theo cấu trúc Blue-Green-Red Byte dành riêng cho Itensity Kích thước vùng Palette màu x số màu ảnh Nếu số bits màu ảnh (byte 15-16 Info 24 32 khơng có vùng Palette) Vì Palette màu hình có cấu tạo theo thứ tự RedGreen-Blue nên đọc Palette màu ảnh BMP vào ta phải chuyển đổi lại cho phù hợp Số màu ảnh biết dựa số Bits cho pixel cụ thể là: Nếu ảnh 24 bit, ColorTable khơng biểu diễn Nếu ảnh bit ColorTable chứa 256 “entries” với “entry” chứa byte liệu byte giá trị cường độ màu Blue, Green, Red Byte cuối không sử dụng zero  Bitmap Data Vùng liệu ảnh giá trị điểm ảnh , kích thước vùng liệu ảnh phụ thuộc vào độ rộng , chiều cao kiểu ảnh Với ảnh bit màu ta có cơng thức Sizeof(Data)=Width * Height Với ảnh có số màu lớn 256 ta có công thức Sizeof(Data)=Width * Height * Bit_Number_of_Pixel Vậy vùng Data giá trị thành phần màu , số lượng bit dùng để biểu diễn giá trị cho thành phần màu khác phụ thuộc vào chất lượng ảnh Ảnh 24 bit thành phần màu đựơc lưu trữ bit thứ tự lưu trữ B, G, R III KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Từ việc nhận thấy đại đa số giải pháp nghiên cứu giấu tin ảnh ch cho phép giấu thông điệp hay đoạn âm vào ảnh nên nhóm tác giả xây dựng nên chương trình giải pháp giấu tin ảnh cho phép giấu ảnh, tập tin âm tập tin văn bản, tập tin nén Kết sau trình thử nghiệm cho thấy chất lượng ảnh màu giấu thông tin khó bị phát hiện, độ an tồn bảo mật thông tin sau giấu ảnh tăng cao nhờ có sử dụng thuật tốn mã hóa thông tin trước giấu Giấu thông tin ảnh đen Giấu thông tin ảnh màu trắng ảnh xám Thơng tin giấu Thơng tin giấu nhiều Có kích cỡ với ảnh Khả bị phát phương tiện Khả bị phát thấp có giấu thơng tin cao ảnh màu Độ an tồn thơng tin thấp dễ bị phát có thơng tin chứa thơng tin Độ an tồn cao bên Nhiều thuật tốn có nhiều hướng mở rộng phát triển Như Các thuật tốn giấu ít, phức tạp áp dụng giải thuật di truyền Bảng 3: Sự khác giấu thông tin ảnh đen trắng ảnh màu Đối với ảnh đen trắng điểm ảnh ch mang có hai giá trị đen trắng nên giấu thông tin cho chất lượng ảnh sau giấu không cao nên dễ bị phát Ảnh gốc Ảnh có giấu tin Hình 2: Ảnh đen trắng sau giấu lượng thông tin ảnh màu chất lượng Đối với ảnh đầu vào chọn ảnh màu có độ sâu màu tốt kết chương trình cho thấy chất lượng ảnh xuất sau chứa tin giấu tốt, khó để phát khác ảnh trước sau giấu tin Bên cạnh kết không làm thay đổi dung lượng ảnh việc đảm bảo độ bảo mật thơng tin giấu cao Ảnh gốc Ảnh có giấu tin Hình 3: Ảnh màu sau giấu tin khó phát thay đổi Tính đa dạng báo nghiên cứu thể việc cho phép giấu nhiều loại tập tin như: tập tin văn bản, tập tin ảnh màu, tập tin âm phim ảnh, tập tin nén tập tin tài liệu Hình 4: Các loại tập tin cho phép giấu vào ảnh IV KẾT LUẬN Bài báo nghiên cứu với mục tiêu tìm hiểu kỹ thuật giấu tin ảnh dựa thuật tốn LSB để từ xây dựng chương trình cho phép giấu tin vào ảnh nhằm bảo mật thơng tin giấu Nhóm tác giả xây dựng ứng dụng cho phép giấu tin vào ảnh đáp ứng tính an tồn cho thông tin giấu Giải pháp mà báo đưa thực yêu cầu hệ giấu tin ảnh Kết thực nghiệm cho thấy tính đa dạng giải pháp thơng qua việc dạng tập tin giấu ảnh màu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Tảo (2007), “Một số thuật toán giấu tin áp dụng giấu tin mật ảnh”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, số 4(44), Tập [2] Yu Yan Chen, Hsiang Kuang Pan and Yu Chee Tseng (2000), “A Secure Data Hiding Scheme for Two color Images”, IEEE Symp.on Computer and Communication [3] Yu Chee Tseng and Hsiang Kuang Pan (2001), “Secure and Invisible Data Hiding in 2Color Images”, INFOCOM ... ảnh nhằm bảo mật thông tin giấu Nhóm tác giả xây dựng ứng dụng cho phép giấu tin vào ảnh đáp ứng tính an tồn cho thơng tin giấu Giải pháp mà báo đưa thực yêu cầu hệ giấu tin ảnh Kết thực nghiệm... giấu thông tin khó bị phát hiện, độ an tồn bảo mật thông tin sau giấu ảnh tăng cao nhờ có sử dụng thuật tốn mã hóa thơng tin trước giấu Giấu thông tin ảnh đen Giấu thông tin ảnh màu trắng ảnh xám... lượng ảnh xuất sau chứa tin giấu tốt, khó để phát khác ảnh trước sau giấu tin Bên cạnh kết không làm thay đổi dung lượng ảnh việc đảm bảo độ bảo mật thông tin giấu cao Ảnh gốc Ảnh có giấu tin Hình