Nghiên cứu các phương pháp giấu tin trong ảnh số và xây dựng mô hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp (tt)

1 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Thị Minh Ngọc NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM GIẤU TIN BẢO VỆ LOGO DOANH NGHIỆP Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60.48.15 Người hướng dẫn khoa học: PGS TSKH HỒNG ĐĂNG HẢI TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 MỞ ĐẦU Nhu cầu bảo mật thông tin Sự đời phát triển Internet kéo theo nhiều lĩnh vực khác lĩnh vực bảo mật thơng tin lĩnh vực quan tâm hàng đầu Ngày liệu số lan truyền chép nhanh chóng, dễ dàng nên vấn đề bảo mật thông tin số ngày trở nên cấp bách Thơng tin số cần bảo mật mã hóa theo cách thức đó, cách thức cần bí mật đạt hiệu cao Hiện nhiều ngành, nhiều đơn vị tồn quốc có hệ thống mạng nội thơng suốt tỉnh thành nước Hệ thống đảm bảo thông tin truyền mạng không bị lộ lọt điểm hệ thống chưa đạt tính động Việc sử dụng mạng Internet dễ dàng nhiều so với việc sử dụng mạng nội để truyền tin Tuy nhiên, Internet phát tán thơng tin đâu giới Đi kèm với việc truyền tin qua Internet rủi ro mát sai lệch thơng tin Do đó, bảo mật thông tin truyền Internet vấn đề cấp thiết thực tế Lý chọn đề tài Một cách tiếp cận bảo mật thơng tin giấu tin, có nghĩa thông tin số cần bảo mật người dùng giấu vào đối tượng liệu số khác (môi trường giấu tin) cho biến đổi mơi trường sau giấu tin khó nhận biết, đồng thời người dùng lấy lại thông tin giấu cần Giấu thông tin số, phát thông tin số ẩn giấu liệu đa phương tiện đặc biệt ảnh số vấn đề quan tâm nhiều lĩnh vực Để phát phân biệt ảnh số có mang tin mật hay khơng địi hỏi nhiều yếu tố kỹ thuật phức tạp Một ứng dụng điển hình phát triển thương mại điện tử, phát triển thương mại điện tử mang lại nhiều lợi ích, nhiên bên cạnh mặt tiêu cực vi phạm quyền, giả mạo thương hiệu ngày gia tăng Phương pháp giấu tin ứng dụng rộng rãi để gài thông tin chữ ký, nhãn thương hiệu để chứng minh hợp pháp sản phẩm, bảo vệ quyền… Xuất phát từ mong muốn tiếp cận tìm hiểu sâu lĩnh vực này, luận văn đặt vấn đề nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phương pháp giấu tin ảnh số xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp” Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp, kỹ thuật giấu tin ảnh số ứng dụng thực tiễn, qua xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu tìm hiểu tổng quan phương pháp, kỹ thuật giấu tin ảnh số đánh giá cao nghiên cứu khả ứng dụng mơ hình thử nghiệm cụ thể bảo vệ logo cho doanh nghiệp Phương pháp nghiên cứu Luận văn kết hợp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp mã hóa, kỹ thuật giấu tin cụ thể gồm: - Các phương pháp mã hóa thơng tin Các phương pháp chữ ký số, xác thực thông tin Các phương pháp, kỹ thuật đảm bảo an tồn thơng tin Các phương pháp, kỹ thuật giấu tin ảnh số Phương pháp mơ hình hóa - Lý thuyết giải thuật Bố cục luận văn Ngoài phần Mở đầu Kết luận, Luận văn gồm chương sau: Chương 1:Khái quát lĩnh vực giấu tin Chương trình bày khái niệm liên quan đến giấu tin nói chung, mơ hình kỹ thuật giấu tin, kỹ thuật giấu tin Chương 2: Kỹ thuật giấu tin ảnh số Chương đưa ứng dụng giấu tin ảnh số trình bày tóm tắt số kỹ thuật giấu tin điển hình ảnh số Chương : Xây dựng mơ hình giấu tách tin từ logo Chương trình bày kỹ thuật giấu tin ảnh, xây dựng mơ hình giấu tách tin từ logo Chương 4: Thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp Trên sở mơ hình xây dựng chương 3, chương trình bày thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp 4 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ LĨNH VỰC GIẤU TIN Giấu tin lĩnh vực rộng lớn thơng tin số cần bảo mật giấu đối tượng liệu số khác gọi môi trường giấu tin Môi trường giấu tin phổ biến giấu tin đa phương tiện giấu tin file ảnh, audio, video ứng dụng rộng rãi giấu tin ảnh số 1.1 Một số khái niệm giấu tin 1.1.1 Sơ lược lịch sử giấu tin Giấu tin bắt nguồn từ Hy Lạp, tiếng Hy Lạp gọi Stenography có nghĩa "dịng chữ bị che phủ" Mục đích giấu tin nhúng mẩu tin mật vào môi trường truyền tin bình thường cho người khác khơng thể phát mẩu tin mật 500 năm trước, nhà tốn học người Ý tên Jérơme Cardan sáng tạo lại phương thức văn bí mật cổ xưa người Trung Quốc Văn làm sau: tờ giấy làm mặt nạ có nhiều lỗ thủng mà người gửi người nhận biết, mặt nạ đặt tờ giấy trắng người gửi viết thơng điệp bí mật qua lỗ thủng mặt nạ sau vứt mặt nạ điền phần cịn lại vào tờ giấy trắng tờ giấy tồn thơng tin vơ thưởng vơ phạt (hình 1.1) Hình 1.1: Từ trái qua phải: Mặt nạ, văn bản, thông điệp truyền bí mật văn Ngày nghệ thuật giấu tin nghiên cứu để phục vụ mục đích tích cực bảo vệ quyền, thủy vân số, hay phục vụ giấu thơng tin bí mật quân kinh tế Sự phát triển công nghệ thông tin tạo môi trường giấu tin vô tiện lợi phong phú Người ta giấu tin tệp ảnh, tệp âm thanh, tệp văn Cũng giấu tin khoảng trống hay phân vùng ẩn môi trường lưu trữ đĩa cứng, đĩa mềm Các gói tin truyền mạng môi trường giấu tin quan trọng tiện ích phần mềm mơi trường lý tưởng để gài thông tin quan trọng để xác nhận quyền 1.1.2 Khái niệm giấu tin “Giấu tin” kỹ thuật nhúng (giấu) lượng thông tin số vào đối tượng liệu số khác Giấu tin ảnh số giấu mẩu tin dạng số máy tính vào tệp ảnh nhị phân cho không bị người phát 5 Kỹ thuật giấu tin nhằm hai mục đích: bảo mật cho liệu đem giấu, hai bảo vệ cho đối tượng mang tin giấu Hai mục đích khác dẫn đến hai kỹ thuật chủ yếu giấu tin Đó giấu tin mật thủy vân số Nói chung giấu tin đa phương tiện tận dụng “độ dư thừa” phương tiện giấu để thực việc giấu tin mà người ngồi “khó” cảm nhận có thơng tin giấu 1.1.3 Mơi trường giấu tin 1.1.3.1 Giấu tin ảnh Hiện nay, giấu tin ảnh chiếm tỉ lệ lớn hệ thống giấu tin đa phương tiện Bởi lẽ lượng thông tin trao đổi hình ảnh lớn, chúng cịn đóng vai trị quan trọng ứng dụng an tồn thơng tin như: xác thực thông tin, bảo vệ quyền tác giả, điều khiển truy cập, phát xuyên tạc thông tin Từ việc nghiên cứu kỹ thuật giấu tin ảnh số chuyển sang kỹ thuật giấu tin phương tiện khác audio, video, văn bản,… khơng có khó khăn ngun tắc Chính lẽ đó, giấu tin ảnh nhiều tổ chức, trường đại học, viện nghiên cứu, cá nhân quan tâm đầu tư nghiên cứu 1.1.3.2 Giấu tin audio Giấu tin audio khác với giấu tin ảnh Kỹ thuật giấu tin ảnh phụ thuộc vào hệ thống thị giác người ( HVS - Human Vision System) cịn kỹ thuật giấu thơng tin audio phụ thuộc vào hệ thống thính giác người (HAS - Human Auditory System) HAS cảm nhận tín hiệu dải tần rộng cơng suất thay đổi lớn, lại việc phát khác biệt nhỏ dải tần công suất 1.1.3.3 Giấu tin video Giấu tin video quan tâm phát triển mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng điều khiển truy cập thông tin, nhận thực thông tin bảo vệ quyền tác giả Ta lấy ví dụ hệ thống chương trình trả tiền xem theo video clip (pay per view application) Các thuật toán trước thường cho phép giấu ảnh vào video, gần kỹ thuật cho phép giấu âm hình ảnh vào video 1.2 Phân loại kỹ thuật giấu tin Hàng thập kỷ qua, người phát triển đáng kể phương pháp sáng tạo giao tiếp bí mật Trong có kỹ thuật có mối tương quan với giấu tin, thủy vân số mật mã 6 Có thể coi giấu tin nhánh ngành mật mã với mục tiêu nghiên cứu phương pháp che giấu thông tin Giấu tin mật mã có mục đính để đối phương không phát tin cần giấu, nhiên giấu tin khác với mật mã chỗ: Mật mã giấu ý nghĩa thông tin giấu tin giấu diện thơng tin Có nhiều cách phân loại giấu tin khác dựa tiêu chí khác Theo Fabien A.P Petitcolas đề xuất năm 1999, chia lĩnh vực giấu tin thành hai hướng lớn, giấu tin mật thủy vân số [2] Hình 1.2: Phân loại kỹ thuật giấu tin 1.3 Nhu cầu ứng dụng giấu tin ảnh số 1.3.1 Nhu cầu giấu tin ảnh số Ngày nay, kỹ thuật giấu tin triển khai nhiều ứng dụng khác nhằm bảo vệ tính bí mật thơng tin, phục vụ mục đích tích cực bảo vệ quyền, thủy vân số, hay phục vụ giấu thơng tin bí mật qn kinh tế Trong giấu tin ảnh chiếm tỉ lệ lớn hệ thống giấu tin đa phương tiện 1.3.2 Ứng dụng giấu tin ảnh số 1.3.2.1.Thủy vân số Bảo vệ quyền tác giả: Đây ứng dụng kỹ thuật thủy vân số Một thơng tin mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả gọi thủy vân nhúng vào sản phẩm, thủy vân người chủ sở hữu hợp pháp sản phẩm có dùng làm minh chứng cho quyền sản phẩm 7 Xác thực thông tin hay phát xuyên tạc thông tin: Một tập thông tin giấu phương tiện chứa sau sử dụng để nhận biết xem phương tiện gốc có bị thay đổi hay khơng Giấu vân tay hay dán nhãn: Thủy vân ứng dụng sử dụng để nhận diện người gửi hay người nhận thơng tin Yêu cầu ứng dụng đảm bảo độ an tồn cao cho thủy vân, tránh xóa dấu vết phân phối Kiểm soát chép: Các thủy vân trường hợp sử dụng để kiểm sốt chép thơng tin Các thiết bị phát thủy vân thường gắn sẵn vào hệ thống đọc ghi 1.3.2.2 Giấu tin mật Các thông tin giấu trường hợp nhiều tốt, việc giải mã để nhận thông tin không cần phương tiện chứa ban đầu 1.4 Tóm tắt chương Chương trình bày khái quát lĩnh vực giấu tin, giới thiệu số khái niệm lĩnh vực Chương tóm tắt số kỹ thuật giấu tin trình bày nhu cầu ứng dụng giấu tin ảnh số Các kỹ thuật giấu tin triển khai nhiều ứng dụng khác nhằm bảo vệ tính bí mật thơng tin, phục vụ cho nhiều ứng dụng đời sống, ví dụ bảo vệ quyền số Trong kỹ thuật giấu tin, giấu tin ảnh số chiếm tỷ lệ lớn khả giấu thơng tin lượng thơng tin hình ảnh lớn khả ứng dụng cao Chương trình bày chi tiết kỹ thuật giấu tin ảnh số CHƯƠNG II: KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ Hiện có nhiều kỹ thuật giấu tin nghiên cứu phát triển Tuy nhiên thấy, tất xuất phát từ mơ hình giấu tin từ kỹ thuật giấu tin [7] 8 2.1 Mơ hình giấu tin Hình 2.1: Lược đồ trình giấu tin Hình 2.1 biểu diễn q trình giấu tin Trong đó, phương tiện chứa tin bao gồm: văn bản, ảnh, audio, video…Thơng tin cần giấu tùy theo mục đích người sử dụng Thông tin giấu vào phương tiện chứa tin nhờ nhúng Bộ nhúng chương trình thực theo thuật tốn để giấu tin thực với khóa bí mật giống số hệ mật mã Đầu trình phương tiện chứa giấu Các phương tiện phân phối mạng Hình 2.1: Lược đồ trình giấu tin Hình 2.2 mơ tả q trình giải mã thơng tin giấu Với đầu vào phương tiện chứa tin giấu, giải mã tin (tương ứng với nhúng) với khóa thực việc giải mã thơng tin Đầu q trình phương tiện chứa tin thông tin giấu Trong trường hợp cần thiết, thông tin giấu lấy xử lý, kiểm định so sánh với thông tin giấu ban đầu 2.2 Các phương pháp giấu tin 2.2.1 Giấu tin khuôn dạng ảnh Các khuôn dạng ảnh phổ biến graphics interchange format (GIF), Joint Photographic Experts Group (JPEG), đến portable network graphics (PNG) [2] Giấu tin thực cách nhồi vào cửa sổ lệnh hệ điều hành Windows (ví dụ, Windows XP) mã sau đây: C:>Copy Cover.jpg /b + Message.txt /b Stego.jpg Ý tưởng lợi dụng việc nhận biết EOF (End of file) Nói cách khác, tin nhắn đóng gói chèn vào sau thẻ EOF tệp ảnh Thông điệp nhúng không làm giảm chất lượng hình ảnh gốc Cả biểu đồ hình ảnh (histogram) nhận thức thị giác phát khác biệt hai hình ảnh gốc hình ảnh có tin nhắn bí mật ẩn sau thẻ EOF 2.2.2 Giấu tin miền không gian ảnh Trong phương pháp miền không gian, người giấu tin biên tập liệu bí mật che phủ miền khơng gian, bao gồm mã hóa cấp độ LSBs [1] Phương pháp đơn giản, lại có tác động rộng lớn Một framework thơng thường khái niệm nằm bên đánh dấu hình 2.5, hình 2.6 minh họa ví dụ thực nhúng vào LSB tới LSB thứ Có thể thấy nhúng LSB thứ sinh nhiều méo mó hình ảnh ảnh che phủ (cover image) thông tin ẩn cho "không tự nhiên" 2.2.3 Giấu tin miền tần số ảnh Các thuật toán kế tục trội từ hiệu thuật toán cũ (phương pháp miền khơng gian), phát triển nhanh chóng công nghệ thông tin nhu cầu hệ thống bảo mật cải thiện Sự sáng tạo kỹ thuật nhúng LSB thực thành tựu lớn Mặc dù hồn tồn khơng đánh lừa HVS, ngăn cản công khiến cho người nghiên cứu phân vân dùng đâu họ áp dụng thành công miền tần số 10 2.3 Một số kỹ thuật giấu tin ảnh số điển hình 2.3.1 Giấu tin mật khối bit sử dụng tính chẵn lẻ tổng số bit 2.3.1.1 Ý tưởng Ý tưởng kỹ thuật chia ảnh thành khối nhỏ khối nhỏ giấu bit thơng tin Dựa vào tính chẵn lẻ tổng số bit khối để quy định giấu bit hay Cụ thể sau giấu tổng số bit khối bit cần giấu có tính “chẵn lẻ” Thuật toán dùng cho ảnh đen trắng, ảnh mầu ảnh đa cấp xám [2] 2.3.1.2 Thuật toán Input: -Một file ảnh bitmap đen trắng FF -Một file thông tin cần giấu Fb -Một khóa K (đó kích thước khối nhỏ) Output: -Một file ảnh F’ giấu tin 2.3.2 Kỹ thuật giấu tin WU-LEE Kỹ thuật giấu tin theo khối bit sử dụng tính chẵn lẻ tổng số bit khối thể độ an tồn khơng cao có kích thước khối khóa cho q trình giấu tin, đồng thời ảnh chứa thông tin giấu dễ bị phát kỹ thuật đảo bit khối ảnh toàn màu đen màu trắng dẫn tới bất thường vị trí đảo so với điểm lân cận khối 2.3.2.1 Ý tưởng Ý tưởng thuật tốn chia ảnh thành khối nhau, tìm khối bị phát nhất, giấu bit thơng tin vào khối 2.3.2.2 Thuật tốn a, Q trình giấu tin Input: - Ảnh nhị phân F - Khóa bí mật K - Xâu bit liệu cần giấu D Output: - Một file ảnh F’ giấu tin bên 11 b, Quá trình giải tin Input - F’ ảnh giấu dãy bit bí mật D - K ma trận khóa bí mật, kích thước m x n Output - F file ảnh chứa tin giấu - D dãy bit bí mật giấu 2.3.3 Kỹ thuật giấu tin YUAN_PAN_TSENG Trên sở thuật toán Wu_Lee Kỹ thuật sử dụng ma trận khóa ma trận trọng số để giấu tin Thuật tốn đảm bảo độ an tồn thông tin giấu giấu nhiều thông tin ảnh cách thay đổi nhiều bit khối ảnh Đối với ảnh đen trắng kỹ thuật có nhược điểm chất lượng ảnh chưa cao, dễ bị phát [2] 2.3.3.1 Ý tưởng Ý tưởng thuật tốn giấu tin Yuang_Pan_Tseng sử dụng thêm ma trận trọng số kết hợp với ma trận khóa K để giấu r bit liệu vào khối m x n thay đổi nhiều hai bit liệu khối 2.3.3.2 Thuật tốn a, Q trình giấu tin Input: - F ma trận giá trị điểm ảnh gốc dùng để giấu tin - K ma trận khóa nhị phân có kích thước mxn - r số lượng bit cần giấu khối ảnh kích thước mxn - D xâu thơng tin cần giấu gồm k*r bít, k số khối ảnh giấu - W ma trận trọng số r với giá trị W[i,j] thuộc tập {1,2,…,2r-1} xuất lần Output: - Một file ảnh F’ giấu tin b b, Quá trình giải tin: Input - F’ ảnh giấu dãy bit bí mật D - K ma trận khóa bí mật, kích thước mxn 12 - r số lượng bit giấu khối - Ma trận trọng số W cấp r Output - F file ảnh chứa tin giấu - D dãy bit bí mật giấu 2.3.4 Kỹ thuật gài vào bit có trọng số thấp (LSB) 2.3.4.1 Ý tưởng Phương pháp LSB cài đặt cho ảnh mầu bitmap 24-bit Tư tưởng chủ đạo thuật toán với bít tin cần giấu, chọn ngẫu nhiên điểm ảnh, với điểm lại chọn ngẫu nhiên byte mầu, sau giấu bit tin vào bit có trọng số thấp điểm ảnh byte mầu xét [1] 2.3.4.2 Thuật tốn Thơng tin mật trước hết mã hoá theo phương pháp lập mật mã Thơng tin mã hố sau qua thuật toán, "băm" thành bit "rải" lên điểm ảnh Như thuật toán chia làm thuật tốn theo tầng cơng việc Hình 2.8: Các tầng ứng dụng giấu tin Mơ tả thuật tốn: Duyệt bit Byte xét, lần cắt bit thứ i (i=1 8) Chọn ngẫu nhiên điểm ảnh chưa dùng Tính giá trị R, G, B điểm vừa chọn Chọn ngẫu nhiên byte R G B Giấu tin vào điểm byte vừa chọn 13 Đưa điểm vào danh sách điểm dùng 2.4 Tóm tắt chương Chương trình bày khái quát kỹ thuật giấu tin ảnh số Nội dung chương giới thiệu mơ hình bản, phương pháp giấu tin vào ảnh qua phân tích, đánh giá so sánh phương pháp Tiếp đó, trình bày số kỹ thuật giấu tin ảnh số điển hình bao gồm việc nêu ý tưởng, thuật tốn bước cụ thể quy trình giấu tin Trong kỹ thuật điển hình nêu trên, chọn sâu vào phân tích kỹ thuật phổ biến kỹ thuật gài vào bit có trọng số thấp (LSB) Việc phân tích kỹ thuật làm sở cho xây dựng mơ hình giấu tin tách tin ứng dụng việc bảo vệ logo cho doanh nghiệp trình bày chương CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MƠ HÌNH GIẤU TIN VÀ TÁCH TIN BẢO VỆ LOGO DOANH NGHIỆP 3.1 Phát biểu tốn thực tế ứng dụng mơ hình giấu tin Một tốn thực tế dùng mơ hình giấu tin phát biểu sau: Giả sử doanh nghiệp có trang web, cá nhân khách hàng doanh nghiệp hay nhân viên muốn kiểm tra thông tin hay tài khoản phải đăng nhập vào website website có logo doanh nghiệp Một thực tế xảy tin tặc lợi dụng việc đăng nhập vào website doanh nghiệp để tạo đường link giả cho giao diện trang web giả giống hệt trang web doanh nghiệp Nếu khách hàng khơng biết vơ tình họ đăng nhập tài khoản trang web giả Sau điền đủ thơng tin phía server báo lỗi khách hàng khơng đăng nhập được, chí chuyển tiếp đến trang website giả mạo khác Thực chất q trình đó, kẻ gian lấy thơng tin khách hàng đăng nhập vào trang web thống để ăn cắp, sửa xóa thơng tin dẫn đến nhiều thiệt hại cho phía khách hàng doanh nghiệp Vấn đề đặt làm để khách hàng biết đăng nhập vào website thật fake website để bị lấy thông tin Có nhiều cách thức để bảo vệ truy nhập website cho khách hàng Trong khuôn khổ nghiên cứu kỹ thuật giấu tin bài, luận văn đề xuất mơ hình giấu tin tách tin nhằm bảo vệ logo doanh nghiệp, giúp khách hàng doanh nghiệp truy nhập trang website hợp pháp doanh nghiệp Giải pháp đưa luận văn xây dựng mơ hình giấu tin logo doanh nghiệp, qua thơng tin giấu vào logo doanh nghiệp 14 Nếu kẻ gian có ăn cắp logo cách chụp lại hình hay copy lại khơng lấy thơng tin hợp pháp logo khó lịng giả mạo trang website yêu cầu khách hàng đăng nhập Bên cạnh đó, u cầu khác mơ hình xây dựng cần xây dựng ứng dụng để nhận diện lại thơng tin Có nghĩa là, ứng dụng cài đặt, vào website doanh nghiệp trình đăng nhập khách hàng diễn bình thường, cịn khách hàng click vào link fake website ứng dụng cảnh báo cho khách hàng đăng nhập vào website giả mạo 3.2 Xây dựng mơ hình lý thuyết 3.2.1 Lựa chọn phương pháp Trong khuôn khổ luận văn, đề xuất xây dựng mơ hình giấu tin tách tin cách khái qt Mơ hình áp dụng kỹ thuật giấu tin khác Tuy nhiên, để minh họa tính khả thi mơ hình, luận văn lựa chọn kỹ thuật gài vào bit có trọng số thấp (LSB) Đây kỹ thuật dễ cài đặt ứng dụng rộng rãi có khả ứng dụng hiệu tương đối cao Mơ hình đề xuất áp dụng kỹ thuật giấu tin khác 3.2.2 Mơ hình giấu tin tách tin bảo vệ logo doanh nghiệp Hình 3.1 sơ đồ giấu tin logo doanh nghiệp với ví dụ logo Vietcombank Khách hàng truy nhập vào trang website máy chủ Webserver Vietcombank để thực đăng nhập giao dịch Logo Vietcombank bảo vệ kỹ thuật giấu tin logo Sau xác thực người dùng, chương trình cài đặt Webserver hiển thị logo báo hiệu cho người dùng trang đăng nhập hợp pháp Vietcombank Chương trình giải mã tin giấu logo cài đặt trình duyệt khách hàng để hiển thị logo trang đăng nhập hợp pháp Như vậy, mơ hình cài đặt theo hai phương thức Trường hợp tin tặc giả mạo trang website đăng nhập, tin tặc hiển thị logo hình trình duyệt khách hàng 15 Trang Website với Logo giấu tin bảo vệ Khách hàng Internet Tin tặc Máy chủ Webserver Hình 3.1: Sơ đồ mơ hình giấu tin logo doanh nghiệp Hình 3.2 sơ đồ quy trình giấu tin logo website doanh nghiệp Thơng tin bí mật Giấu tin vào logo Logo có chứa thơng tin bí mật Hiển thị Logo hình Hình 3.2: Sơ đồ quy trình giấu tin logo doanh nghiệp 16 Hình 3.3 sơ đồ quy trình tách tin, kiểm tra xác thực hiển thị logo hình trình duyệt khách hàng Trình duyệt xác thực người dùng với Webserver Trình duyệt có cài chương trình tách tin đọc logo chứa thơng tin bí mật Tách thơng tin bí mật giấu logo kiểm tra thông tin Hiển thị logo hình trình duyệt khách hàng Hình 3.3: Sơ đồ quy trình tách tin logo hiển thị 3.2.3 Cơ sở thuật toán giấu tin sử dụng Tư tưởng chủ đạo thuật tốn LSB ứng với bit thơng tin cần giấu, chọn ngẫu nhiên điểm ảnh, điểm ảnh lại chọn ngẫu nhiên byte mầu, sau giấu bit thơng tin vào bit có trọng số thấp điểm ảnh byte mầu xét 3.3 Thuật tốn áp dụng cho mơ hình 3.3.1 Thuật tốn giấu tin ảnh Dữ liệu vào: Một ảnh gốc F (Logo) dùng để giấu thông tin, F chia thành khối nhỏ Fi, ma trận ảnh Fi có kích thước m*n ; r số bit giấu khối Fi Dữ liệu ra: Ảnh F' có thơng tin giấu (F' tạo khối Fi' giấu tin vào khối Fi tạo thành) Thuật toán thực việc giấu r bit thông tin vào khối Fi cách thay đổi nhiều bit Fi Fi biến đổi thành Fi' 3.3.2 Thuật toán tách tin ảnh Dữ liệu vào: Ảnh F' (logo) có thơng tin giấu bên ảnh F' tạo 17 khối Fi' giấu tin vào khối Fi tạo thành Mỗi khối Fi giấu r bit thông tin vào cách thay đổi nhiều bit Fi Fi biến đổi thành Fi' Dữ liệu ra: Thuật tốn tách thơng tin thực đọc thơng tin giấu Ảnh F' (logo) Nếu giả sử logo khơng chứa thơng tin giấu, thuật tốn báo lỗi không chứa thông tin giấu Thông tin giấu ảnh đọc phục vụ cho việc kiểm tra xác thực tính hợp pháp logo Trường hợp tin tặc chụp hình logo, ảnh logo không chứa thông tin giấu logo, đó, logo hiển thị logo khơng hợp pháp doanh nghiệp 3.4 Cấu trúc chương trình giấu tin tách tin mơ hình 3.4.1 Cấu trúc chương trình giấu tin Từ sở lý thuyết kỹ thuật gài vào bit có trọng số thấp (LSB), ta xây dựng cấu trúc thuật toán giấu tin gồm thành phần sau: * Đọc tệp chứa tin chiều dài tin cần giấu ảnh Bản tin cần giấu ghi tệp văn bản, ví dụ tệp VB.txt có kích thước L byte Gọi kích thước theo bit tin binLen, ta có chiều dài mẩu tin là: binLen=(L+5+5)*8 với đơn vị bit; byte chứa chữ số mật bổ sung gồm chữ số ghi thêm vào mẩu tin Mỗi byte gồm bit 3.4.2 Cấu trúc chương trình tách tin * Đọc file ảnh logo.bmp vào đệm Việc đọc tệp chứa ảnh Logo có giấu thơng tin vào đệm Khi đó, đệm buffer chứa tồn tệp ảnh Logo với kích thước l * Giải mã tin Kết cuối nội dung tin giấu tệp ảnh Logo nhận vào đệm mssg 3.4.3 Các thành phần khác chương trình mơ hình Để demo cho mơ hình, chương trình gồm số môđun phần mềm khác như: Môđun phục vụ cho hiển thị giao diện giao diện cửa số tương tác hình, ngồi cịn có mơ đun kiểm tra đăng nhập mật khẩu, mô đun hiển thị tệp ảnh logo hình, mơ đun hiển thị tin cần giấu … 3.4.4 Các thư viện dùng chương trình Chương trình cài đặt Windows, sử dụng ngôn ngữ Visual C++ Một số hàm, thủ tục quan trọng gồm: 18 #include "stdafx.h" #include "StGraph.h" #include "StGraphDlg.h" #include "FileDlg.h" #include #include "ResulrDlg.h" #include "Password.h" 3.5 Đánh giá Phương pháp LSB có ưu điểm dễ cài đặt, giấu nhiều thơng tin, có tính ứng dụng rộng rãi Nếu dùng LSB 100% điểm ảnh giấu khoảng 192000 bit = 24000 byte tương đương giấu mẩu tin dài 24000 ký tự CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM BẢO VỆ LOGO CỦA NGÂN HÀNG VIETCOMBANK 4.1 Giới thiệu chung Trong chương luận văn trình bày kết thử nghiệm cho mơ hình bảo vệ logo doanh nghiệp cho ngân hàng Vietcombank Đầu vào chương trình thử nghiệm tệp ảnh chứa Logo Ngân hàng Vietcombank, tin cần giấu logo dạng văn msg.txt Bản tin mã hóa với mật bổ sung gồm ký tự Nội dung chương gồm ba phần: Chương trình giấu tin, chương trình tách tin ứng dụng nhận diện logo trang website Vietcombank 4.1 Chương trình giấu tin Nội dung tin cần giấu lưu vào file text có tên msg.txt với nội dung sau: Hình 4.1: File text chứa nội dung thơng tin cần giấu Hình 4.2 biểu thị Logo làm mơi trường giấu tin 19 Hình 4.2: Logo ngân hàng Vietcombank Khi thực hiện, chương trình giấu tin hiển thị giao diện tương tác hình 4.3 sau: Hình 4.3: Giao diện chương trình giấu tin Nút File văn yêu cầu người dùng chọn đường dẫn đến file text chứa nội dung tin giấu, tệp msg.txt biểu thị hình 4.4 Chọn file text xong chương trình yêu cầu nhập password với độ dài tối thiểu ký tự hình 4.5 20 Hình 4.5: Nhập xác nhận mật Hình 4.6: Đường dẫn đến ảnh làm mơi trường giấu tin Tiếp đó, nút File BMP yêu cầu người dùng chọn đường dẫn tới ảnh đuôi BMP làm môi trường giấu Chọn vào nút này, cửa sổ tương tác hiển thị, cho phép người dùng chọn tệp Logo cần tải vào để giấu tin, ví dụ tệp Logo_vcb.bmp hiển thị hình 4.6 21 Sau chọn ảnh, chọn nút giấu tin để thực q trình giấu thơng tin vào ảnh Q trình giấu tin chứa tệp msg.txt vào tệp ảnh chứa logo Logo_vcb.BMP hồn thành 4.2 Chương trình tách tin Q trình tách khơi phục tin từ tệp ảnh logo tiến hành tương tự, chương trình yêu cầu đường dẫn đến file ảnh chứa thông tin giấu Hình 4.7: Xác nhận mật để giải tin Trước hết ta cần vào cửa sổ chọn để thực tải tệp chứa ảnh logo Tiếp đó, cần nhập mật để giải mã tin với chiều dài ký tự trở lên (xem hình 4.7) Nhập password chương trình cho kết thơng tin giấu ảnh (xem Hình 4.8) 22 Hình 4.8: Thơng tin chương trình khơi phục Q trình tách tin giấu tệp ảnh logo_vcb.bmp hồn thành 4.3 Ứng dụng nhận diện logo website Vietcombank Với chương trình trên, xây dựng ứng dụng nhận diện bảo vệ logo Website đăng nhập Ngân hàng Vietcombank sau Khi kích hoạt trình duyệt máy người dùng, nội dung trang Website đăng nhập tải máy người dùng, có tệp ảnh Logo_vcb có chứa tin giấu Trình duyệt kích hoạt chương trình tách tin từ logo, đọc nội dung tin kiểm tra thông tin xác thực với thông tin lưu trước máy người dùng Nếu tin trùng với thơng tin lưu, q trình xác thực hồn tất Trình duyệt cho hiển thị nội dung Website đăng nhập máy người dùng Điều nghĩa trang Website tải máy người dùng trang Website đăng nhập hợp pháp Vietcombank (xem hình 4.9) 23 Hình 4.9: Giao diện trang web thống ngân hàng Vietcombank Trường hợp tệp ảnh logo đọc không chứa tin giấu, nội dung tin không trùng với thông tin bí mật lưu máy người dùng, trang Website tải máy người dùng coi giả mạo trang Website đăng nhập Vietcombank Trình duyệt hiển thị trang web song khơng cho phép hiển thị logo (xem hình 4.10) Khi đó, chương trình phát có dấu hiệu giả mạo hiển thị cảnh báo tới người dùng Bằng cách này, người dùng cảnh báo để tránh nguy truy nhập vào trang độc hại, giả mạo, vơ tình nhập thơng tin tài khoản vào trang giả mạo mà khơng để ý 24 Hình 4.10: Giao diện trang web giả bị chương trình phát cảnh báo KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP Sự phát triển bùng nổ Internet dịch vụ đa dạng mạng, đặc biệt giao dịch trực tuyến thương mại điện tử, online-banking, toán qua mạng đặt yêu cầu cấp thiết vấn đề bảo mật thông tin, bảo vệ bí mật riêng tư cho người dùng mạng Để bảo mật thông tin, che giấu thông tin phương thức sử dụng phổ biến Giấu thông tin số, phát thông tin số ẩn giấu liệu đa phương tiện đặc biệt ảnh số trở thành vấn đề quan tâm nhiều thời gian qua ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác Phương pháp giấu tin ứng dụng rộng rãi để gài thông tin chữ ký, nhãn thương hiệu để chứng minh hợp pháp sản phẩm, bảo vệ quyền… Xuất phát từ mong muốn tiếp cận tìm hiểu sâu lĩnh vực này, luận văn đặt vấn đề nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phương pháp giấu tin ảnh số xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp” Mục tiêu luận văn nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp, kỹ thuật giấu tin ảnh số ứng dụng thực tiễn, qua xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp 25 Các kết chủ yếu đạt luận văn gồm: Nghiên cứu vấn đề lĩnh vực giấu tin, mơ hình giấu tin kỹ thuật giấu tin; Nghiên cứu tìm hiểu số kỹ thuật giấu tin điển hình ảnh số; Đề xuất xây dựng mơ hình giấu tin tách tin từ logo; Đề xuất ứng dụng mơ hình vào giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp thử nghiệm bảo vệ logo cho Ngân hàng Vietcombank nhằm phát chống giả mạo trang Website đăng nhập cho khách hàng Các kết thử nghiệm cho thấy tính khả thi mơ hình khả ứng dụng rộng rãi thực tế Qua trình nghiên cứu tìm hiểu thực luận văn, tác giả nắm kiến thức giấu tin ảnh số kỹ thuật giấu tin ảnh số điển hình Từ việc đề xuất mơ hình áp dụng vào thực tiễn, tác giả nhận thấy có nhiều khả phát triển tiếp mơ hình để ứng dụng cho nhiều toán khác thực tế bảo vệ quyền số, bảo vệ nhãn hiệu, bảo vệ chữ ký số với việc ứng dụng kỹ thuật giấu tin ảnh số Hướng phát triển tiếp luận văn tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật giấu tin khác sử dụng môi trường giấu tin khác ảnh số khuôn dạng khác môi trường đa phương tiện khác  ... : Xây dựng mơ hình giấu tách tin từ logo Chương trình bày kỹ thuật giấu tin ảnh, xây dựng mô hình giấu tách tin từ logo Chương 4: Thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp Trên sở mơ hình xây. .. phương pháp giấu tin ảnh số xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp? ?? Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp, kỹ thuật giấu. .. bảo vệ logo doanh nghiệp? ?? Mục tiêu luận văn nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp, kỹ thuật giấu tin ảnh số ứng dụng thực tiễn, qua xây dựng mơ hình thử nghiệm giấu tin bảo vệ logo doanh nghiệp 25 Các