Bảo mật bằng các kỹ thuật mã hoá và giấu tin

ĐẠI H Ọ C Q l i ó c GIA HÀ NỘI K HO A C Ô N G N G H Ệ « p t-j ĐINH NGỌC TRIỀU B Ả O M Ặ T M Ầ B Ằ N G H Ó A V À C Á C K Ỹ G IÁ U T H U Ậ T T IN Chuyên ngành: CỔNG NGHỆ T H Ô N G TIN Mã sổ: 1.01.10 LUẬN VÀN THẠC s ĩ K H O A HỌC CÔNG NGHE T H Ô N G TIN Thầv hưởùng dẫn: PGS-TSKH N G U Y Ễ N XUÂN H U Y Dakỉak, nãm 2004 Luân vủn Thạc sỹ: Bào mật bẳng kv thuật mã liố giấu tin LỜI NĨI D Ấ U CHƯƠNG 1: GIÓI THIỆU VẮN Đ Ề 1.1 Đặt vấn đ ề 1.2.Lịch sử bảo mật thông t i n 1.3.Các khái niệm 1.4.Phân loại hộ mật mã 10 1.5.Phần mềm máy tính cung cấp siài pháp Steaanography .I i CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP MĂ HOÁ ỉ Đại cưcm2 mã h o 14 2.Các kv thuật trons bảo mật thôns tin 14 2.3 Ứ n đụng mã hóa thơng tin 21 CHƯƠNG 3: GIÁU THÔNG TIN TRONG Ả N H 27 3.1.Tổna quát aiấu thông tin (Steganooraphv) 27 2.Các khải niệm Cữ b ủ n 29 3 Một sổ thuật tốn giấu thơng tin trons ânh .35 CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH 61 Mã hóa: .62 4.2 Cài đặt 67 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỞNG PHÁT TRIẾN .72 5.1 K ết luận: 72 5.2 Hưóng phát triển .72 TÀ I LIÊU THAM K H Ả O 72 Tiếng V iê t 72 Ticng A n h 72 V.-VP PÒS-TSKI! X^KVCH Xuán Hiiv XTrỉ: Dinh Xgọc Triều Luận VIĨIỈ Thạc vỹ: Bão mật kv thuật mã hoá giâu tin L Ờ i NÓI ĐÀU N sàv nav với đời tiến vượt bậc cơng nghệ thơng tín bước ngoặt tronc lịch sừ phát triên xà hội, đưa thể giới chuyên từ kỷ nguyên công nghiệp sang kv neuvên thôna tin phát triển kinh tế tri íhức Cuộc cách mạng thơng tin kỹ thuật sổ phát minh thiết bị như: máy ảnh kỹ thuật số, máy quét, mảy in, máv hi âm kv thuật sổ v v Mạng Internet tồn cầu - nơi diễn q trình trao đổi thơnơ tin trons lĩnh vực trị, quàn sự, quốc phòng, kinh tế, thương m ại lả mơi trườna mở tiện nchì, tạo thuận ìại cho giao lưu hội nhập Bên cạnh mặt tích cực truyền thịng mạng đồng thời sinh mặt tiêu cực nạn ăn cấp quyền, xuvên tạc thông tin, truy nhập thôns: tin trái phép v.v Chính n s nshệ thơna tin đan« đón» sóp cách tích cực, hữu hiệu vảo việc đảm bảo an tồn cho thơng tin Mã hố (Cryptosraphv) thồns tin biến đổi thơng tin thành dạng khác khơng hiểu được.chỉ nsười có khố eiảì mã dạn« ban dầu,Theo phươns pháp liệu tồn máy tinh hav đườna, truyền, chinh tập tin mã hoá gày ý cho người có ý đồ truy cập thông tin tỉm cách giải mã Giấu tin (dât hiđing) ỉà q trình ẩn dừ íiệu vào mơi trườna khác tập hình ảnh, âm Dữ liệu trước ẩn mã hố nén Vi Giấu dừ liệu lả phương pháp bảo mật thông tin hữu hiệu tránh - ý cùa người khác Đây nơi dung ìuận văn gồm phần: Chương I : GIỚI THIỆU VÀ NÊU VẨN ĐÈ Chương 2: MỘT s ố PHƯƠNG PHÁP M Ã HOẢ Chương 3: GIÁU THƠNG TIN TRONG ẢNH Chương 4: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH Chương 5: KÉT LUẬN VÀ HƯỞNG PHÁT TRIỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỰC PƠS- TSKHSẹuycn Xuàn Huy -y STH Đinh ,\\'W Triều Luận văn Thục aỹ: Bào m ật búng kỹ thuật mã haá vù giấu tin CHƯ Ơ NG I G IỚ I T H IỆ♦ U VÀ NÊU VẤN ĐỀ 1.1.Đặt vấn đề Hiện nav nhu cầu mật mã học đâ tăng lên nhanh chóng đo địi hỏi khác tính an tồn liệu Đẻ bảo đảm an toàn cho nội dune thông tin, người ta thường sử dụng phưcmg pháp mã hoả thôna tin, nhằm aiấu ý nghĩa Đe giữ bí mật cho thơng tin, nairừi ta tìm cách che giấu diện Xu hướng kết hợp hai kỹ thuật: mã hóa thơns tin sau đỏ che giấu thơng tin Mã hố che giấu thơng tin cỏ quan hệ chạt chẽ với Nhiều ý tưởng kỹ thuật mật mã (Cryptography) hữu ích trona cơng việc che giấu hữu thons tin Nghiên cứu việc kết hợp hai kỹ thuật mật mã che giấu ỉíệu yêu cầu cần thiết tron» việc bảo mật an tồn dừ liệu khí trao đổi thơng tin mật Sơ dồ phân cấp: • Î’ÜS- TSKIỈ Xỵitvưn Ai tán Huy S!TH; Dinh ,Vgoc Triều Luận văn Thạc Si': Bảo kỹ thuật mã hoá giấu tin 1.1.1.M ã hoá (C ryptography) Là phươns phốp biến đổi thôn» tin thành dạng thông tin khác, không hiểu nội dun° khơng giải mã; nhữns naười có khố cỏ thể giải mã dạn« thơng tin nàv để thơng tin ban đầu 1.1.2.C he giấu thơng tin (Síeganography) Steganography che giấu thòng tin bane cách ngăn cản việc xác định thông điệp ẩn (hidden m essages) Từ Steganosraphy lấy từ tiếng Hy Lạp nghĩa ỉả chồna lên từ viết (corvered writins) N ó bao aồm màn« lớn phươns pháp thơng tin bí mật để aiấu thôns tin điệp, phương pháp gồm mực vơ hình, chấm nhỏ (mierodots), hốn chuvển ký tự, C ơns nshệ số hố cho phép chúna ta ứng dụng kỳ thuật steeanoaraphy để che giấu thôna, tin tín hiệu số khác nhau, nhíma phương pháp có nhiều triển vọne che giấu thông tin ảnh số Thuật naừ "che siấu thôna tin" liên quan đến hình mờ (watermarking;) lẳn steaanoaraphv ba khía cạnh khác cùa hệ thốna che siấu theme tin: bào toàn, an toàn bền vừns Bảo toàn: Sự tham chiếu đầy đủ đến số lượng thông tin che siấu - An tồn: kẻ trộm khơng có khả phát thông tin che giấu bên dạn thông tin khác (mơi trường vị) - Bền vữns: có biến đồi mơi trường vị kỹ thuật steganography khơi phục trước phá huỳ cùa thôns tin đă che giẩu Các kỹ thuật steganography hướns đến hai mục tiêu nâng cao độ bảo nật lượn« dừ liệu siấu Tuv nhiên thuờns hai mục tiêu mâu với un» dụns, ta phải biết duns; hồ hai mục tiêu chí nàv cách hợp lý Ngoài ra, kv thuật stesanosraphv lảm cho naười xem thông thườn khôna biết cỏ mặt thơna tin aiấu trons mịi trườns vỏ '•!!!>' P PGS-TSKÍI Sỵuyễn Xtnin Huy STH: Đình \’iịoc Triều Luận vãn Thục sỹ: Bão Bản mã mặc kỹ thuật mã hoá giấu tin c thu đợc từ tin w, cho: c = eK(W ) w= dK(C) Rõ ràng dK hàm ngược eK Một cách cụ thê hơn, hộ mật mã bao gồm không gian bàn tin goc, khơng gian mã khơng gian khố Mơ hình kỹ thuật giấu tin đơn giản gồm: • Thuật tốn siấu thơng tin • Bộ giải mã thơng tin W K ( Sơ đồ chung cho trình giấu tin) Trong a) Secret M essage (M): thơng tin cần giấu b) Cover Data (I): liệu phủ, môi trường giấu tin c) Embedding Algorithm (E): mã hóa / giải mã ỉà chương trình, thuật tốn nhúng tin d) Key (K): khóa bí mật, sử dụng kỹ thuật »iâu tin e) Steeo Data (S): dừ ỉìệu mans tin mật Control (C): Kiểm tra thơng tin sau giải mã \H D f’Ị )>'■ĨSKH Xạuyẽn Xíhi» Huy I STH Dinh Svạc Triừìi Luận vủ>! Thạc vỹ: Bão m ật kỹ thuậl mã hoá giâu tin Thôna tin aiấu vào phương tiện mans, theo thuật tốn, sử đụng khỏa bí mật dùns chung eiừa naười sửi vả naười nhận tin (Sơ đồ ehune cho q trình siài mã) Thơna, tin mật truyền côns, khai mans, trinh eừỉ nhận xem xảy dồns thời, bỏ qua trễ đường truyền Thơna tin mật trích từ đối Urợng m ans tin sử dụne theo mục đích định trước 1.3.2.Thám mã Là cơng việc khôi phục tin wtừ mà c hàm giải mã dK Một hệ mật mã tổt hệ mã việc thám mã phải khó, tốt khơng khả thi Khó khản việc thám mâ phụ thuộc vào điểu kiện cho trước Sau ỉà tình có người thám mã: bàn tin Chì biết mã: V iệc thám mã chi dựa mẫu mẫ Điều có nghĩa wchi chu từ mã c với cách tiếp cận nàv, thông thườna ta giả thiết rang naười thám mã biết hệ mật mã dùng Giả thiết hợp lý chỗ, chãng hạn: sử dụna lưu trữ liệu dạng mã hoủ hệ thong thơng tin, hệ mật mã xác định phải dùna đển v o p