ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ ANH DŨNG GIẤU TIN TRONG FILE ÂM THANH BẰNG CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI RỜI RẠC LUẬN VĂN THẠC SỸ: KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN, NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ ANH DŨNG GIẤU TIN TRONG FILE ÂM THANH BẰNG CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI RỜI RẠC Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 0101 LUẬN VĂN THẠC SỸ: KHOA HỌC MÁY TÍNH HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH THANH LÂM THÁI NGUYÊN, NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~i~ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Giấu tin file âm phép biến đổi rời rạc” sản phẩm riêng cá nhân, không chép lại ngƣời khác Trong toàn nội dung luận văn, điều đƣợc trình bày cá nhân đƣợc tổng hợp, nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ trích dẫn rõ ràng Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Thái Nguyên, ngày 15 tháng 05 năm 2015 Học viên Lê Anh Dũng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ ii ~ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy TS Trịnh Thanh Lâm ĐHQG Hà Nội, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên giảng dạy cung cấp cho kiến thức bổ ích thời gian học cao học, giúp tơi có tảng tri thức để phục vụ nghiên cứu khoa học sau Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo đồng nghiệp đơn vị tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn đến gia đình bạn bè, ngƣời ln quan tâm, động viên khuyến khích tơi trình học tập Thái Nguyên, ngày 15 tháng 05 năm 2015 Lê Anh Dũng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ iii ~ MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN VÀ ÂM THANH SỐ 1.1 Giới thiệu chung giấu tin 1.1.1 Mã hóa giấu tin 1.1.2 Phân loại kỹ thuật giấu tin 1.2 Các đối tƣợng toán giấu tin 1.2.1 Thông tin mật 1.2.2 Đối tƣợng chứa 1.2.3 Đối tƣợng nhúng 1.2.4 Khoá mật 1.3 Mơ hình kỹ thuật giấu tin 1.4 Các tiêu chí đánh giá tốn giấu tin 10 1.4.1 Khả không bị phát 10 1.4.2 Tính bền vững 11 1.4.3 Khả lƣu trữ 11 1.4.4 Tính vơ hình 12 1.4.5 Độ phức tạp thuật toán 12 1.5 Một số ứng dụng cụ thể 12 1.6 Các công hệ giấu tin 15 1.7 Âm số 16 1.7.1 Khái niệm âm âm số 17 1.7.2 Một số định dạng file âm máy tính 18 1.7.3 Cấu trúc file âm dạng WAV 21 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ iv ~ 1.8 Một số kỹ thuật giấu tin file âm 23 CHƢƠNG KỸ THUẬT GIẤU TIN BẰNG CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI RỜI RẠC 26 2.1 Các phép biến đổi từ miền không gian sang miền tần số 26 2.1.1 Phép biến đổi Fourier 26 2.1.2 Phép biến đổi Cosin rời rạc 27 2.1.3 Phép biến đổi Wavelet 29 2.2 Một số kỹ thuật giấu tin dựa biến đổi khối bít nhị phân 30 2.2.1 Mã hóa LSB (Least Significant Bit) 31 2.2.2 Mã hóa Parity (Parity Coding) 32 2.3 Thuật toán giấu tin phép biến đổi rời rạc số nguyên 34 2.3.1 Một số phép biến đổi rời rạc số nguyên 34 2.3.2 Thuật toán Wu-Lee 35 2.3.3 Thuật toán Wu-Lee cải tiến 38 2.3.4 Thuật tốn giấu chuỗi bít khối tin 40 CHƢƠNG TRIỂN KHAI CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 48 3.1 Mục đích, yêu cầu 48 3.2 Yêu cầu cấu hình hệ thống 48 3.3 Lựa chọn định dạng file âm thực nghiệm 48 3.4 Sơ đồ chƣơng trình 49 3.5 Thuật toán giấu tin trích rút tin theo kỹ thuật đề xuất 50 3.5.1 Giấu tin 50 3.5.2 Trích rút tin mật 52 3.5.3 Một số hàm thủ tục giấu tin 53 3.6 Kết thực nghiệm 54 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm 64 3.8 Các khả ứng dụng 64 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~v~ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN AAC - Định dạng âm chuẩn (Advanced Audio Coding) A/D D/A - Biến đổi tƣơng tự/số ngƣợc lại (Analog/Digital) AIFF - Định dạng không thông tin (Audio Interchange File Format) DCT - Phép biến đổi Cosin rời rạc (Discrete Cosine Tranform) DES - Hệ mật mã chuẩn (Data Encryption Standard) DSP - Xử lý tín hiệu kỹ thuật số (Digital signal processing) FLAC - Nén âm không liệu (Free Lossless Audio Codec), FT - Biến đổi Fourier (Fourier Transform) HAS - Hệ thống thính giác (Human Auditory system) HVS - Hệ thống thị giác (Human Vision System) IDE - Mơi trƣờng phát triển tích hợp (Integrated Development Environment) IFT - Biến đổi Fourier ngƣợc (Inverse Fourier Transform) LSB - Bít quan trọng (Least Significant Bít) MP3 - Định dạng nén âm (Movie Picture Experts Group-Layer 3) PCM - Điều biến mã xung (Pulse Code Modulation) RSA - Mã hóa cơng khai RSA (Rivest, Shamir Adleman) WAV - Định dạng âm dạng sóng (Waveform Audio Format) WMA - Định dạng âm Microsoft (Windows Media Audio) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ vi ~ DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 Mơ hình mã hóa thơng tin Hình 1.2 Một cách phân loại kỹ thuật giấu tin Hình 1.3 Lƣợc đồ chung cho trình giấu tin Hình 1.4 Lƣợc đồ chung cho q trình trích rút thơng tin 10 Hình 1.5 Mối quan hệ yếu tố toán giấu tin 12 Hình 1.6 Ảnh gốc Lena logo viện khoa học Ấn Độ 13 Hình 1.7 Ảnh Lena đƣợc nhúng thủy vân hiển 14 Hình 1.8 Thơng tin bị xuyên tạc 14 Hình 1.9 Tín hiệu âm 17 Hình 1.10 Số hóa tín hiệu âm 18 Hình 1.11 Mơ tả định dạng file.wav 21 Hình 1.12 Mơ tả 72 byte file âm WAV 23 Hình 2.1 Minh họa kỹ thuật LSB 31 Hình 2.2 Minh họa kỹ thuật mã hóa Parity 33 Hình 3.1 Sơ đồ chƣơng trình thử nghiệm 49 Hình 3.2 Phổ biên độ phổ pha file chƣa trƣớc giấu tin 57 Hình 3.3 Phổ biên độ phổ pha file sau giấu tin 57 Hình.3.4 Trích đoạn byte file Sony.wav sau nhúng tin mật 63 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ vii ~ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 So sánh giấu thông tin mật giấu thông tin thủy vân Bảng 1.2 Một số định dạng file âm máy tính 21 Bảng 1.3 Phần định dạng kiểu RIFF 22 Bảng 1.4 Phần định dạng thông tin âm 22 Bảng 1.5 Phần liệu âm 23 Bảng 3.1 Một số phần mềm giấu tin 49 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~1~ MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, Internet môi trƣờng phổ biến cho việc trao đổi thông tin nhà cung cấp ngƣời sử dụng Do đó, vấn đề an tồn liệu mạng ln ln thách thức nhà quản lý nhà nghiên cứu Các thơng tin Internet dễ dàng bị làm giả mạo, sai lệch bị đánh cắp hacker trình truyền tải liệu Thông tin cá nhân, tổ chức quốc gia đứng trƣớc nguy bị xâm nhập lúc Cùng với vấn nạn ăn cắp quyền, xuyên tạc thông tin, ngày gia tăng Vì vậy, vấn đề đặt làm để đảm bảo đƣợc an toàn, toàn vẹn thơng tin q trình truyền tải Internet Hai giải pháp cho vấn đề mã hóa giấu thơng tin có vai trị quan trọng việc bảo vệ q trình truyền tải thơng tin mật Sự xác thực quyền môi trƣờng trao đổi cơng cộng Việc tìm giải pháp cho vấn đề giúp ta hiểu thêm công nghệ phát triển tạo hội [1] Trong giải pháp đƣợc triển khai giấu tin (Data Hiding) giải pháp đƣợc nhà nghiên cứu phát triển coi hƣớng có nhiều triển vọng Giấu thông tin kỹ thuật nhúng lƣợng thơng tin số vào đối tƣợng thơng tin số khác mà đối tƣợng thƣờng tài liệu, hình ảnh, âm video Các kỹ thuật giấu tin chia làm hai nhóm Nhóm thứ phƣơng pháp che giấu thơng tin trực tiếp Nhóm thƣờng sử dụng bít quan trọng khối bít nhị phân đƣợc sửa đổi để giấu thơng tin Nhóm thứ hai lại che giấu thông tin thông qua phép biến đổi chẳng hạn nhƣ phép biến đổi Cosin hay wavelet rời rạc đƣợc sử dụng rộng rãi [4] Sau tiến hành nghiên cứu tài liệu liên quan đến lĩnh vực giấu tin đa phƣơng tiện nhận thấy kỹ thuật cho kết tốt với Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 55 ~ File size: 2336326 ChunkID = RIEF ChunkSize = 2336318 len = Subchunk1ID = fmt Subchunk1Size = 18 Subchunk2ID = data Subchunk2Size = 2336256 Data = 50 Giấu tối đa: 4562 (ký tự) Bắt đầu từ byte: 570 Tên File kết số byte tin mật đươc giấu Giấu file văn ABBA.txt file WAV Sony.wav Tên file kết quả: Sonynew.wav Tổng số byte cần giấu: 1529 Quá trình trich rút thơng tin Thơng tin File kết Trích tin từ file WAVE Sonynew.wav Tên file kết ABBANEW.txt Thông tin file nguồn Sonynew.wav WAVE file: Sonynew.wav File size: 2336326 ChunkID = RIEF ChunkSize = 2336318 len = Subchunk1ID = fmt Subchunk1Size = 18 Subchunk2ID = data Subchunk2Size = 2336256 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 56 ~ Data = 50 Giấu tối đa: 4562 (ký tự) Bắt đầu từ byte: 570 Số ký tự giấu 1529 So sánh file tin mật trước giấu sau trích rút So sanh file Size of ABBANEW.txt = 1529 Size of ABBA.txt = 1529 Số byte khác nhau: So sánh file âm trước sau giấu tin mật So sánh file Size of Sonynew.wav = 2336326 Size of Sony.wav = 2336326 Số byte khác nhau: 1529 Hình ảnh dƣới phổ pha phổ biên độ file âm gốc Sony.wav file âm sau đƣợc nhúng thông tin mật SonyNew.wav Nếu mắt thƣờng ta khó phát đƣợc khác chúng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 57 ~ Hình 3.2 Phổ biên độ phổ pha file chưa trước giấu tin Hình 3.3 Phổ biên độ phổ pha file sau giấu tin Dƣới hình ảnh trích phần thay đổi byte tin file âm sau nhúng tin mật (các byte tin bị thay đổi đƣợc in đậm) Trong giá trị thay đổi byte tăng giảm đơn vị Thí dụ: Trƣớc giấu, byte tin có giá trị hay 248 sau giấu thơng tin mật giá trị byte tin thay đổi hay 247 tƣơng ứng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 58 ~ 82 73 0 128 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 70 70 62 166 35 87 65 86 69 102 109 116 32 18 0 68 172 0 16 177 16 0 102 97 99 116 233 100 97 116 97 166 35 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~ 59 ~ 0 0 0 255 0 0 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 255 0 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 255 255 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 255 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 255 255 0 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 60 ~ 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 0 0 0 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 0 254 255 0 255 255 0 0 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 254 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 0 255 255 0 255 255 0 254 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 254 255 255 255 254 255 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 253 255 255 255 253 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 0 255 255 0 0 255 255 254 255 255 255 254 255 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 0 255 255 255 255 254 255 254 255 253 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 61 ~ 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 0 255 255 0 0 0 0 0 255 255 0 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 0 254 255 0 255 255 255 255 255 255 0 254 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 0 254 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 0 0 255 255 255 255 254 255 254 255 254 255 254 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 0 0 254 255 255 255 254 255 254 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 254 255 255 255 254 255 0 254 255 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 254 255 254 255 254 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 0 254 255 0 253 255 255 255 254 255 0 254 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 254 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 254 255 0 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 0 255 255 0 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 0 254 255 0 255 255 0 254 255 0 255 255 0 0 0 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 0 0 0 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 0 255 255 0 0 0 0 0 255 255 254 255 255 255 0 1 0 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 254 255 0 255 255 255 255 0 254 255 254 255 255 255 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 254 255 254 255 255 255 254 255 255 255 0 255 255 254 255 254 255 0 254 255 255 255 0 255 255 0 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 1 0 0 255 255 253 255 255 255 253 255 255 255 253 255 0 255 255 0 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 62 ~ 255 255 255 254 255 0 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 255 255 0 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 0 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 255 255 0 253 255 254 255 254 255 254 255 0 255 255 0 0 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 0 0 0 0 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 254 255 254 255 254 255 253 255 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 253 255 254 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 0 254 255 0 255 255 254 255 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 254 255 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 0 0 255 255 0 254 255 1 0 0 255 255 253 255 0 254 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 254 255 255 255 254 255 254 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 254 255 253 255 254 255 254 255 0 1 0 1 255 255 255 255 254 255 253 255 0 253 255 0 255 255 0 255 255 255 255 0 0 1 0 255 255 255 255 0 0 0 0 255 255 254 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 0 0 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 255 255 254 255 254 255 252 255 254 255 253 255 0 0 0 0 255 255 255 255 0 0 1 0 255 255 255 255 255 255 0 0 0 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 255 255 0 0 255 255 0 255 255 0 253 255 253 255 255 255 255 255 1 0 3 1 0 255 255 0 255 255 0 255 255 0 2 1 254 255 254 255 255 255 254 255 1 255 255 253 255 253 255 253 255 254 255 254 255 253 255 253 255 253 255 255 255 254 255 1 255 255 253 255 255 255 253 255 255 255 255 255 254 255 253 255 255 255 254 255 2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 63 ~ 0 255 255 254 255 0 0 0 255 255 254 255 254 255 253 255 0 255 255 0 254 255 253 255 252 255 252 255 253 255 254 255 254 255 254 255 0 254 255 3 0 0 0 0 2 254 255 0 255 255 255 255 255 255 253 255 252 255 253 255 252 255 255 255 255 255 0 255 255 0 253 255 0 254 255 0 255 255 0 4 2 0 254 255 255 255 0 4 1 0 0 0 0 255 255 254 255 0 253 255 254 255 252 255 253 255 254 255 254 255 255 255 254 255 0 254 255 0 255 255 0 254 255 0 255 255 1 0 0 255 255 254 255 254 255 253 255 252 255 253 255 253 255 252 255 255 255 254 255 2 2 254 255 253 255 252 255 252 255 254 255 255 255 255 255 0 254 255 254 255 0 255 255 0 255 255 255 255 253 255 0 255 255 2 0 255 255 254 255 0 254 255 255 255 254 255 253 255 253 255 253 255 252 255 254 255 253 255 0 0 3 254 255 254 255 253 255 254 255 0 1 0 2 3 0 3 254 255 255 255 250 255 250 255 251 255 251 255 255 255 255 255 0 254 255 254 255 250 255 250 255 249 255 249 255 254 255 253 255 255 255 255 255 252 255 253 255 0 0 3 255 255 255 255 255 255 255 255 1 255 255 253 255 252 255 251 255 249 255 250 255 247 255 251 255 248 255 254 255 252 255 0 255 255 1 1 255 255 0 0 4 6 3 0 0 0 255 255 255 255 0 0 0 254 255 253 255 255 255 253 255 0 0 255 255 4 255 255 255 255 251 255 251 255 255 255 253 255 3 0 250 255 251 255 251 255 252 255 0 0 0 255 255 255 255 254 255 1 0 253 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 254 255 0 0 0 0 254 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 254 255 254 255 254 255 253 255 255 255 0 0 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 253 255 254 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 255 255 254 255 254 255 255 255 255 255 0 254 255 0 255 255 254 255 0 255 255 255 255 255 255 0 255 255 0 0 0 0 255 255 255 255 254 255 0 255 255 255 255 0 255 255 255 255 0 255 255 0 255 255 0 0 0 255 255 0 254 255 1 0 0 255 255 253 255 0 254 255 0 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 254 255 255 255 255 255 0 255 255 0 254 255 255 255 254 255 254 255 254 255 255 255 0 255 255 255 255 254 255 253 Hình.3.4 Trích đoạn byte file Sony.wav sau nhúng tin mật Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 64 ~ 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm Nhƣ trình bày Chƣơng Thơng thƣờng mẫu trích file âm đƣợc lọc để loại bỏ tần số không mong muốn (giữ lại tiếng nói từ 50 Hz đến 10 KHz, âm nhạc từ 20 Hz đến 20 kHz) Điều đồng nghĩa với việc tất file âm nằm ngƣỡng nghe tốt tai ngƣời Vì vậy, việc phát nhiễu file âm khơng q khó Việc sử dụng kỹ thuật giấu tin môi trƣờng ảnh nhị phân sang mơi trƣờng file âm cần có số điều chỉnh cho phù hợp với môi trƣờng Giấu tin file âm cần xác định việc lựa chọn giấu tin trƣờng độ hay cao độ âm xác định đoạn biên độ ổn định, thay đổi để tiến hành che giấu thông tin Trong trình thực nghiệm nhiều file âm Sau nghe file âm trƣớc sau che giấu thông tin mật Nhận thấy file âm âm nhạc việc xảy tín hiệu nhiễu so với file âm có tiếng nói Sau đọc chuỗi byte của loại file âm file âm nhạc file có tiếng nói Chúng tơi nhận thấy - Giá trị thay đổi byte chuỗi byte file âm nhạc thấp so với file âm có tiếng nói - Đối với file âm có tiếng nói, việc thay đổi giá trị byte gây nhiễu rõ file âm âm nhạc Tuy nhiên, tìm chuỗi byte ổn định tiến hành che giấu thông tin gây phức tạp cho thuật tốn khó thực Thí dụ: việc lựa chọn chuỗi byte có giá trị thay đổi thấp bái toán khó Để khắc phục nhƣợc điểm trên, ta nên che giấu thông tin mật vào file âm âm nhạc 3.8 Các khả ứng dụng Trong thực tiễn thủ tục giấu tin đƣợc vận dụng nhƣ pha Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 65 ~ giao dịch truyền tin mạng trình truyền tải thông tin Trƣớc hết ta xét nhiệm vụ sau đây: Giả sử Hội đồng thi trung ƣơng (TƢ) cần gửi đề thi T đến địa điểm thi, tạm gọi Hội đồng thi sở (CS) Khi đó, TƢ lựa chọn sơ đồ sau: SĐ1 TƯ gửi T đên CS theo đường bảo mật mặt vật lí Sơ đồ địi hỏi phải tổ chức tuyến đƣờng an tồn có đầy đủ lực lƣợng an ninh đến hàng trăm địa điểm sở thủ tục giao nhận đề phiền hà, tốn Không yếu tố mặt thời gian thách thức trình vận chuyển SĐ2 Vận dụng hệ mật mã khóa cơng khai sau: 2.1 Dùng hàm băm H để băm đề thi thành đại diện T' có kích thƣớc cố định, thí dụ, 128 bit: T' = H(T) 2.2 Chủ tịch Hội đồng thi TƢ dùng khóa mật K để kí vào băm T' để thu đƣợc kí T'': T'' = K(T') 2.3 TƢ mã hóa T T'' gửi cho hội đồng sở CS 2.4 Đến G, TƢ gửi khóa giải mã cho hội đồng CS để giải mã T T'' đối chiếu, xác nhận kí Chủ tịch TƢ SĐ3 Tăng độ bảo mật thủ tục giấu tin Để nâng cao bảo mật, bổ sung pha giấu tin vào SĐ2 nhƣ sau: Sau mã hóa bƣớc 2.3 ta thực 2.3.1 Nén T T'' thành file F có kích thƣớc nhỏ 2.3.2 Giấu F vào audio M gửi cho CS Khi bƣớc 2.4 đƣợc sửa lại nhƣ sau: 2.4 Đến G: 2.4.1 TƢ gửi cho sở khóa K1 dùng để trich tin F từ audio M sau giải nến để thu đƣợc T T'' Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 66 ~ 2.4.2 TƢ gửi tiếp cho sở khóa K2 để giải mã T T'' đối chiếu, xác nhận kí Chủ tịch TƢ Với file nguồn lớn cắt thành file có kích thƣớc nhỏ giấu vào nhiều audio khác Thậm chí dùng audio nhiều lần, lần giấu file theo qui trình sau: Giả sử ta cần gửi F có kích thƣớc lớn Khi ta cắt file F thành file f1,…, fn dùng audio M Quá trình giấu thực nhƣ sau: Giấu f1 vào M để thu đƣợc M1; Giấu f2 vào M để thu đƣợc M2; … Giấu fn vào M để thu đƣợc Mn Quá trình trích rút thơng tin lại đƣợc thực tƣơng tự: Trích rút từ M1 để thu đƣợc f1; Trích rút từ M2 để thu đƣợc f2; … Trích rút từ Mn để thu đƣợc fn Kết nối file f1, f2,…, fn ta có đƣợc F ban đầu Việc kết hợp kỹ giấu tin mã hóa làm tăng mức độ an tồn cho thơng tin mật q trình truyền tải thơng tin Tổng kết chƣơng: Trong chƣơng trình bày yêu cầu chƣơng trình giấu tin Lựa chọn định dạng file âm mà luận văn sử dụng để cài đặt chƣơng trình thực nghiệm Mơ tả cấu trúc, thuật tốn chƣơng trình cài đặt thử nghiệm giấu tin mật file âm đƣa kết đánh giá chƣơng trình nhƣ kết cụ thể mà sau thử nghiệm thu đƣợc Đồng thời đƣa khả ứng dụng mà chƣơng trình đem lại việc trao đổi thơng tin mật q trình truyền tải thơng tin Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 67 ~ KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Từ vài thập niên gần đây, với tác động mạnh mẽ tiến khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ thông tin truyền thông, giới biến chuyển tới kinh tế xã hội mà thông tin tri thức đƣợc xem nguồn lực chủ yếu Nhờ vào hỗ trợ thiết bị khoa học đại, việc trao đổi thông tin ngƣời trở nên thuận tiện dễ dàng Việc trao đổi thông tin liên lạc Internet ngày trở lên phổ biến Do có hạ tầng tốt, tính tiện lợi phổ dụng, Internet đƣợc tổ chức, cá nhân tích cực sử dụng việc trao việc liên lạc, trao đổi thông tin Nhƣng vấn đề đặt nguy thông tin, bị đánh cắp, bị xuyên tạc,… ngày gia tăng, đòi hỏi phải có chế bảo mật, bảo đảm an ninh, an tồn cho thơng tin trao đổi mạng Bảo mật thơng tin, có mật mã học giấu tin mật lĩnh vực đƣợc quan tâm nghiên cứu Nhiều giải thuật mã hoá, nhiều thuật toán giấu tin mật đƣợc đề xuất nhằm tăng cƣờng an ninh thông tin Trên sở nghiên cứu kỹ thuật, thuật toán giấu tin đƣợc nhà khoa học triển khai luận văn đƣa kỹ thuật giấu tin cách sử dụng biến đổi rời rạc thay đổi bít có trọng số thấp byte liệu nguồn để tiến hành giấu thơng tin mật Trong q trình nghiên cứu, thử nghiệm, đƣa số kết luận sau: Dữ liệu âm có nhiều khơng gian để giấu tin mật so với hình ảnh Tuy nhiên tai ngƣời lại nhạy cảm với nhiễu cần điều chỉnh mật độ lựa chọn byte phù hợp để giấu tin Việc lựa chọn file âm nhƣ để làm giảm thiểu đến mức thấp việc sinh nhiễu trình giấu tin Muốn tăng cƣờng mức độ bền vững thông tin mật đƣợc giấu cần Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 68 ~ phải kết hợp với phƣơng pháp mã hóa thơng tin Ƣu điểm hạn chế luận văn Luận văn trình bày hệ thống kiến thức tổng quan giấu tin, âm âm số Một số kỹ thuật giấu tin thuật toán giấu đƣợc triển khai Trên sở hệ thống kiến thức, luận văn xây dựng kỹ thuật thuật toán giấu tin phù hợp với yêu cầu đặt Luận văn trình bày chƣơng trình giấu tin dựa thuật toán đƣa kết thử nghiệm cụ thể Hiện luận văn nghiên cứu việc giấu tin file âm dạng WAV, liệu âm Internet phần lớn âm dạng Mp3, Mp4, Luận văn chƣa thực đƣợc việc điều chỉnh mật độ lựa chọn byte phù hợp để che giấu thông tin mật, tránh việc sinh nhiễu trình giấu tin Hƣớng phát triển luận văn: - Tiếp tục nghiên cứu sâu giấu tin phép biến đổi rời rạc - Thực việc giấu tin file âm dạng khác mà đƣợc phổ biến Internet nhƣ FLAC, Mp3, OGG,… - Kết hợp giấu tin với phƣơng pháp mã hóa thơng tin - Phát triển thuật tốn mơi trƣờng khác nhƣ Image, Video,… Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ 69 ~ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Xuân Huy, Huỳnh Bá Diệu (2008) “Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin audio hỗ trợ xác thực” Tạp chí Khoa học Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 25, p69-p74 [2] Nguyễn Xuân Huy, Huỳnh Bá Diệu, Võ Thị Thanh (2013) “Một cải tiến cho kỹ thuật giấu LSB liệu audio” Tạp chí Khoa học Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 29, số [3] Nguyễn Quốc Trung (1998) Xử lý tín hiệu số, NXB Khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [4] Do Van Tuan, Tran Dang Hien, Pham Van At "A Novel Data Hiding Scheme for Binary Images" International Journal of Computer Science and Information Security, Vol 10, No 8, August 2012 [5] Huỳnh Bá Diệu, Nguyễn Xuân Huy “An Improved Technique for Hiding Data in Audio” The Fourth International Conference on Digital Information and Communication Technology and its Applications, University of the Thai Chamber of Commerce Bangkok Thailand, May 6-8, 2014 [6] Min Wu (2001), Multimedia Data Hiding, Princeton University [7] Saraju P Mohanty (1999), Digital Watermarking: A tutorial Review, University of South Florida, USA Internet [8] http://en.wikipedia.org/wiki Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... miền biến số độc lập Có nhiều phép biến đổi cho liệu âm thanh, có số phép biến đổi thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ: biến đổi Fourier, biến đổi cosin rời rạc, biến đổi wavelet,… 2.1.1 Phép biến đổi Fourier... luận văn sử dụng để giấu tin âm số Khái quát số ứng dụng công hệ thống giấu tin Chương Kỹ thuật giấu tin giấu tin phép biến đổi rời rạc Trong chƣơng vào tìm hiểu phép biến đổi từ miền không gian... tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ iv ~ 1.8 Một số kỹ thuật giấu tin file âm 23 CHƢƠNG KỸ THUẬT GIẤU TIN BẰNG CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI RỜI RẠC 26 2.1 Các phép biến đổi