Tìm hiểu mã sửa sai trong giấu tin

1 TRẦN THỊ HỒNG MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ HỒNG MINH TÌM HIỂU MÃ SỬA SAI TRONG GIẤU TIN TÌM HIỂU MÃ SỬA SAI TRONG GIẤU TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ: Công nghệ thơng tin KHĨA 23 Nghệ An, 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ HỒNG MINH TÌM HIỂU MÃ SỬA SAI TRONG GIẤU TIN Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mã số: 60 48.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Công nghệ thông tin Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phan Lê Na Nghệ An, 2017 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ công nghệ thơng tin với đề tài “Tìm hiểu mã sửa sai giấu tin” kết trình cố gắng không ngừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ thầy giáo ngƣời thân Qua trang viết xin gửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc cô giáo TS Phan Lê Na trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác giúp đỡ tơi q trình học tập thực Luận văn TÁC GIẢ Danh mục hình: Hình 1.1 Quá trình truyền tin lưu trữ 22 Hình 1.2 Phân loại mã sửa sai 24 Hình 2.1 Sơ đồ giấu thơng tin .34 Hình 2.2 Mơ hình giấu tin vào phương tiện chứa .35 Hình 2.3 Mơ hình tách tin từ phương tiện chứa 36 Hình 2.4 Minh họa thuật tốn giấu tin Wu-Lee 45 Hình 3.1 Sơ đồ bit liệu bit kiểm tra mã Hamming .74 Hình 3.2 Quá trình giấu tin ảnh 76 Hình 3.3 Quá trình tách tin 77 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Danh mục hình Mục lục MỞ ĐẦU CHƢƠNG MÃ SỬA SAI 1.1 Một số khái niệm toán học 1.1.1 Nhóm 1.1.2 Vành 11 1.1.3 Lý thuyết module 14 1.1.4 Đồng dƣ module 19 1.1.5 Các phép toán ma trận 20 1.2 Mã sửa sai 22 1.2.1 Khái niệm 22 1.2.2 Phân loại mã sửa sai 23 1.2.3 Khoảng cách Hamming 24 1.2.4 Mã Hamming 26 1.2.5 Tổng kết chƣơng 33 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG ẢNH 34 2.1 Giới thiệu chung giấu thông tin 34 2.1.1 Định nghĩa giấu tin 34 2.1.2 Vài nét lịch sử giấu tin 36 2.2 Môi trƣờng giấu tin 38 2.2.1 Giấu tin ảnh 38 2.2.2 Giấu tin audio 39 2.2.3 Giấu thông tin video 40 2.3 Các khái niệm giấu thông tin ảnh số 40 2.4 Một số đặc điểm việc giấu thông tin ảnh số 42 2.4.1 Tính vơ hình thông tin 42 2.4.2 Tính bảo mật 43 2.4.3 Tỷ lệ giấu tin 43 2.4.4 Ảnh môi trƣờng trình giải mã 43 2.5 Một số kỹ thuật giấu tin ảnh 44 2.5.1 Phƣơng pháp Wu – Lee 44 2.5.2 Phƣơng pháp CPT 46 2.5.3 Phƣơng pháp CPTE 49 2.5.4 Phƣơng pháp LSB (Least Significant Bit) 52 2.5.5 Tổng kết chƣơng 53 CHƢƠNG ỨNG DỤNG MÃ SỬA SAI TRONG GIẤU TIN 54 3.1 Mã sửa sai lƣợc đồ giấu tin 54 3.1.1 Mã sửa sai giấu tin 54 3.1.2 Tỷ lệ giấu tin tối đa lƣợc đồ giấu tin k-block 56 3.2 Giấu tin theo phƣơng pháp module ảnh nhị phân 57 3.2.1 Giấu tin theo phƣơng pháp module sử dụng tập 1- sở 59 3.2.2 Giấu tin theo phƣơng pháp module sử dụng tập – sở 60 3.2.3 Tính đắn sơ đồ giấu tin 1-M, 2-M 61 3.2.4 Lƣợc đồ giấu tin sử dụng phƣơng pháp module vành Z2 62 3.2.5 Lƣợc đồ giấu tin sử dụng phƣơng pháp module vành Z3 66 3.3 Lƣợc đồ giấu tin ảnh màu theo tiếp cận module 69 3.3.1 Lƣợc đồ giấu tin – M3 69 3.3.2 Lƣợc đồ giấu tin – M4 71 3.4 Kỹ thuật đề xuất kết đạt đƣợc 74 3.4.1 Ứng dụng mã hamming vào giấu tin 74 3.4.2 Quá trình giấu tin 75 3.4.3 Quá trình giải tin xác thực tin giấu 76 3.4.4 Tổng kết chƣơng 77 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 MỞ ĐẦU Internet trở thành phần thiếu sống cơng việc hàng ngày Nó mang lại cho vơ vàn tiện ích, với tiện lợi, đơn giản, nơi kết nối giới, nguồn tri thức vơ hạn nhƣ giải phóng sức lao động ngƣời nhiều lĩnh vực Tuy nhiên bất cập từ Internet khơng phải Sự bùng nổ Internet phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin - truyền thông tạo hội cho tất ngƣời trở thành nhà cung cấp thông tin Thế giới thông tin trở nên đa dạng phong phú hết Tuy nhiên, với thực tế khơng thể tránh khỏi: liệu số đƣợc lan truyền chép nhanh chóng, dễ dàng dẫn đến vấn đề nhức nhối nạn ăn cắp quyền; việc giả mạo, xuyên tạc thông tin trở nên hỗn tạp ngƣời dùng tin phải trả giá cho việc sử dụng thông tin thiếu chất lƣợng, thiếu độ tin cậy, chí sai lệch…Từ thực tế cần có phƣơng pháp bảo mật thơng tin nhằm bảo vệ an toàn cho tài liệu số truyền tải Internet Một cách tiếp cận bảo mật thơng tin giấu tin Giấu thông tin số, phát thông tin số ẩn giấu liệu đa phƣơng tiện ngày nhận đƣợc nhiều quan tâm Để phát phân biệt đƣợc ảnh số có mang tin mật hay khơng địi hỏi nhiều yếu tố kỹ thuật phức tạp Do vậy, đem lại hiệu cao cho vấn đề bảo vệ quyền, chống truy cập trái phép, chống xuyên tạc, chống giả mạo thông tin, xác thực thơng tin… ứng dụng an tồn bảo mật thông tin Từ vấn đề trên, chọn đề tài nghiên cứu “Tìm hiểu mã sửa sai giấu tin” Giấu tin lĩnh vực rộng lớn, nhiệm vụ luận văn tập trung nghiên cứu kỹ thuật giấu tin ảnh áp dụng mã sửa lỗi để khôi phục tin Để thực việc giấu tin ảnh, ý tƣởng khơi phục số thuộc tính bị lỗi công lên ảnh điểm ảnh theo số thuật toán định, nhằm đảm bảo liệu ảnh, mặt thị giác, không sai khác so với gốc, đồng thời, sau nhận đƣợc ảnh đích, sử dụng quy trình giải mã, ta trích đƣợc thơng tin giấu Luận văn gồm chƣơng với nội dung sau: Chƣơng 1: Trình bày kiến thức sở tốn cần thiết liên quan đƣợc sử dụng luận văn Đồng thời giới thiệu mã sửa sai trình bày số mã sửa sai đƣợc áp dụng rỗng rãi thực tế Chƣơng 2: Trình bày tổng quan giấu tin thủy vân, với số thuật toán giấu tin ảnh nhị phân ảnh màu Chƣơng 3: Chƣơng đề cập phƣơng pháp có tên gọi phƣơng pháp module cho phép phát triển lƣợc đồ giấu tin cho ảnh nhị phân ảnh màu với tỷ lệ giấu cao Ứng dụng mã sửa lỗi Hamming kỹ thuật giấu tin cài đặt chƣơng trình minh họa Luận văn đạt đƣợc số kết nhƣng thời gian không nhiều nên không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô, bạn bè để đề tài đƣợc hoàn thiện CHƢƠNG MÃ SỬA SAI Các kiến thức sở toán cần thiết liên quan đƣợc sử dụng luận văn Đồng thời giới thiệu mã sửa sai trình bày số mã sửa sai đƣợc áp dụng rỗng rãi thực tế 1.1 Một số khái niệm toán học 1.1.1 Nhóm Cho G tập hợp Một phép tính hai G nguyên tắc gán cho cặp phần tử a b phần tử thứ ba c Phần tử c đƣợc định nghĩa (duy nhất) c=a*b (c thuộc G) Khi đó, ta nói G đóng với phép * Ví dụ cho G tập hợp số nguyên với toán tử hai ngơi phép cộng bình thƣờng (+) Với hai số nguyên i, j thuộc G i+j số nguyên (duy nhất) thuộc G Do đó, tập hợp số ngun đóng với phép cộng bình thƣờng Một tốn tử hai ngơi G đƣợc xem có tính kết hợp thỏa mãn với a, b, c thuộc G: (a*b)*c = a*(b*c) 1.1.1.1 Định nghĩa nhóm Một tập G, với tốn tử hai ngơi * đƣợc định nghĩa nó, đƣợc gọi nhóm thỏa điều kiện sau: Tốn tử * có tính kết hợp G chứa phần tẻ e, cho e đƣợc gọi phần tử đơn vị Với phần tử a thuộc G ln tồn phần tử a’ thuộc G, cho: a*a’ = a’*a= e 10 Phần từ a’ đƣợc gọi nghịch đảo a ngƣợc lại a phần tử nghịch đảo a’ Nếu tốn tử hai ngơi * thỏa mãn điều kiện nhóm G có tính chất giao hốn 1.1.1.2 Các tính chất nhóm Định lý 1.1 Phần tử đơn vị phần tử Chứng minh: Giả sử G tồn phần tử đơn vị e e’, e’ = e’*e = e*e’ = e Điều có nghĩa e e’ đồng Do đó, có phần tử đơn vị Định lý 1.2 Phần tử nghịch đảo a Chứng minh: Giả sử G tồn hai nghịch đảo a a’và a’’, thì: a’ = a’*e = a’*(a*a’’) =(a’*a)*a’’ = e*a’’ = a’’ Điều có nghĩa a’ a’’ đồng hay tồn nghịch đảo a Ví dụ - Tập hợp số nguyên với phép cộng bình thƣờng nhóm có tính giao hốn Trong trƣờng hợp này, số phần tử đơn vị số nguyên -i nghịch đảo i - Tập hợp số hữu tỷ với phép nhân bình thƣờng Trừ số 0, nhóm có tính giao hốn Số nguyên phần tử đơn vị, số hữu tỷ b/a nghịch đảo a/b 68 ∑ Tính Ví dụ: Xét M 3-module dãy 2-phần tử 3, M= × phần tử x M đƣợc biểu diễn tập U = {11, 12, 10, 01} 1- sở M, đặt u1 =11, u2 =12, u3 =10, u4 = 01 Mỗi khối F thỏa mãn yêu cầu |F| ≥ 2|U| = 8, chẳng hạn F = {1,0,0,1,0,1,1,1} gồm phần tử, ta thực giấu phần tử d M tùy ý Cho ma trận khóa nhị phân K = {1,1,0,2} Ghép cặp bit một, ta có T = {10,01,01,11}, đặt T1 =10, T2 =01, T3 =01, T4=11 Ta xây dựng toàn ánh h: S ={1,2,3,4} → U với h(i) = ui Giả sử cần giấu giá trị d = 22 vào F Tính ∑ = u1.(2 + 1) + u2.(1 + 1) + u3.(1 + 0) +u4.(0+ 2) = 12.2 + 10.1 + 01.2 = 21 + 10 +02 = 00, -p = 00 Vì m d, ta tính a = d- m = 22 + 00 =22 M Do a = u1.2, ta thay đổi màu T1, cho thành màu T1’ cho Val(T1’) = Val(T1) + = + = 1, nhƣ T1’=01 Ta có F1F2= 10 đƣợc đổi thành 01 Nhƣ khối điểm ảnh có giấu tin Fnew = {0,1,0,1,0,1,1,1} Để nhận lại giá trị mật đƣợc giấu Fnew Xác định T = {01, 01, 01, 11}, tính ∑ =u1.(1+1) + u2.(1+1) + u3.(1+0) + u4.(0+2) = 11.2 + 12.2 + 10.1 + 01.2 = 22 + 21 + 10 + 02 = 22 =d giá trị cần tìm Theo ví dụ ta thấy với khối F gồm điểm ảnh, ta giấu đƣợc tập giá trị từ đến 22 (theo hệ số 3), nghĩa tập giá trị từ đến theo hệ số 10 điều có nghĩa ta giấu đƣợc bit khối F gồm điểm ảnh, đạt tỷ lệ tƣơng tự phƣơng pháp CPT 69 3.3 Lƣợc đồ giấu tin ảnh màu theo tiếp cận module 3.3.1 Lƣợc đồ giấu tin – M3 Xét trƣờng hợp ảnh 256 mức xám, điểm ảnh có màu C (mức xám) đƣợc biểu diễn bit, C nhận giá trị tập P= {0, 1, …, 255} Để xây dựng sơ đồ giấu tin sử dụng tập 2-cơ sở 3-module, ta cần xác định: Module phải M, 2-cơ sở U, hàm Val, Next ánh xạ trọng số h Ta xây dựng module phải M phép toán cộng (+) nhân vô hƣớng (.) nhƣ sơ đồ giấu tin ảnh nhị phân sử dụng phƣơng pháp module vành (mục 3.2.5.) Hàm Val: P → đƣợc xác định nhƣ sau, Val(C) = (C AND 3) mod 3, với C P, đặt x = C AND 3, ≤ x ≤ 3, việc thay đổi màu C thành màu C’ đƣợc thực bit ý nghĩa x C (2 bit cuối), cụ thể việc thay đổi giá trị bit cuối C đƣợc màu C’ = C XOR 00000001, thay đổi giá trị bit thứ C đƣợc C’ = C XOR 00000010, thay đổi giá trị bit cuối C đƣợc C’ = C XOR 00000011, Val(C’) = (C’ AND 3) mod Nhƣ Next(C) = {C XOR 00000001, C XOR 00000010, C XOR 00000011} Ví dụ: C = biểu diễn 00000111, x = 11, Val(C) = x mod = 3, ta cần thay đổi C cho Val(C) đƣợc thay Val(C) + = 3, điều có nghĩa x đƣợc thay x’ = 2, x’ có biểu diễn 10, C đƣợc thay C’=00000110 Lƣợc đồ giấu tin 2-M3 Cho 2-cơ sở U M-{0}, M = × ×…× = Giả sử F= {C1, …,Cm} khối điểm ảnh G, |F| ≥ |U|, ta xây dựng tồn ánh: h: S = {1,…,m} → U Với d M liệu mật cần giấu F, ta xây dựng thuật toán giấu d F cách thay đổi màu nhiều điểm ảnh thuộc F nhƣ sau: 70 ∑ Bước 1: Tính M Bước 2: So sánh p d, có trƣờng hợp sau xẩy ra: a) Trƣờng hợp p = d: giữ nguyên F b) Trƣờng hợp p d: Đặt x = d – p M –{0}, U 2-cơ sở M, x đƣợc biểu diễn tổ hợp tuyến tính nhiều phần tử thuộc U, có trƣờng hợp xẩy ra: i) Nếu x = u.t với u U, t 3-{0}, ta tìm điểm ảnh Ci F cho h(i)=u, tiếp thực thay đổi màu Ci thành Ci’ cho Val(Ci’) = Val(Ci) + t ii) Nếu x = u.t+ v.t’ với u,v U t,t’ 3-{0}, ta tìm đƣợc điểm ảnh Ci, Cj F cho h(Ci) = u, h(Cj) = v, thực thay đổi màu Ci, Cj thành Ci’, Cj’ cho Val(Ci’) = Val(Ci) + t, Val (Cj’) = Val(Cj) + t’ Khôi phục lại giá trị mật từ F Tính Ví dụ: Xét ∑ 3-module M M= dãy phần tử thuộc 3 × × phần tử x M đƣợc biểu diễn Tập U ={1100, 1200, 1000, 0100, 0012, 0010, 0001} 2-cơ sở M, đặt u1 = 1100, u2 = 1200, u3= 1000,u4 = 0100, u5 = 0011, u6= 0012, u7 = 0010, u8=0001 Với khối F điểm ảnh thỏa |F| ≥ |U| = 8, chẳng hạn F={p1,p2,…,p8}, p1= 25 , p2 = 145, p3= 95, p4= 120, p5 = 45, p6 = 130, p7= 17, p8 =210, ta thực giấu phần tử tùy ý M vào khối F nhƣ sau Biểu diễn nhị phân : p1= 00011001, Val(p1) = 1; p2 = 10010001, Val(p2) = 1; p3 = 01011111, Val(p3)= 2; p4= 01111000, Val(p4) = 0; p5 = 00101101 , Val(p5) = 1; p6= 71 10000010 , Val(p6) = 2; p7 = 00010001, Val(p7) = 1; p8 = 1101001 , Val(p8) = Ta xây dựng toàn ánh h : S = {1, 2, …, 8} → U với h(i) = ui Giả sử cần giấu phần tử d = 2102 vào khối F Tính p = ∑ h(i).Val(pi) = u1.1 + u2.1 + u3.2 + u4.0 + u5.1 + u6.2 + u7.1 + u8.2 = 1100 + 1200 + 2000 + + 0011 + 0021 + 0010 + 0002 = 1011 Ta có –p = 2022 M Vì d ≠ p, ta tính m = d – p = 2102 + 2022 = 1121 M Ta tìm đƣợc biểu diễn m U nhƣ sau: m = u4.1 + u5.2 (0122 = 0100.1 + 0011.2), nhƣ ta cần thay đổi màu p4 thành p4’ cho Val(p4’) = Val(p4) + = = 3 màu p5 thành màu p5’ cho Val(p5’) = Val(p5) + Điều có nghĩa ta thay đổi bit LSB p4 11 thành 01, bit LSB p5 10 thành 01 Ta có màu p4’ = 11010001, p5’ = 11011101 nhƣ khối F sau có giấu tin có giá trị nhƣ sau : Fnew = {13, 56, 139, 219, 221, 173, 25, 130} Để nhận lại giá trị mật đƣợc giấu Fnew ta tính : p=∑ h(i).Val(pi)=u1.1 + u2.1+ u3.0 + u4.1 + u5.1 + u6.1 + u7.1 + u8.2 = 1100 + 1200 + + 0100 + 0011 + 0012 + 0010 + 0002 = 2102 = d giá trị mật đƣợc giấu vào khối F 3.3.2 Lƣợc đồ giấu tin - M4 Xét trƣờng hợp ảnh 256 mức xám, điểm ảnh có màu C (mức xám) đƣợc biểu diễn bit, C nhận giá trị tập P = {0, 1, …, 255} Ta xây dựng module phải M phép cộng (+) nhân vô hƣớng (.) nhƣ sau : 72 Module phải M tích đề phần tử x=(x1,x2,…,xn) 4, M= × ×…× = , M đƣợc biểu diễn dãy n-bit x=x1x2…xn với phép tốn cộng (+) nhân vơ hƣớng (.) đƣợc xác định nhƣ sau : Với x = x1x2…xn, y = y1y2…yn M, k 4, D1) x + y = z1z2…zn zi = xi + yi mod 4, với i = 1, …, n D2) x.k = z1z2…zn zi = xi.k (trong Hàm Val: P → với C 4) đƣợc xác định nhƣ sau, Val(C) = (C AND 3) mod 4, P, đặt x = C AND 3, ≤ x ≤ 3, việc thay đổi màu C thành C’ đƣợc thực bit ý nghĩa x C (2 bit cuối), cụ thể việc thay đổi giá trị bit cuối C đƣợc màu C’ = C XOR 00000001, thay đổi giá trị bit thứ C đƣợc C’ = C XOR 00000010, thay đổi giá trị bit cuối C đƣợc C’ = C XOR 00000011, Val(C’) = (C’ AND 3) mod Nhƣ Next(C) = { C XOR 00000001, C XOR 00000010, C XOR 00000011} Lƣợc đồ giấu tin 2-M4 Cho 2-cơ sởU M-{0}, M = × ×…× = Giả sử F = {C1,…,Cm} khối điểm ảnh G, |F| ≥ |U|, ta xây dựng toàn ánh: h: S = {1,…,m} → U Với d M liệu mật cần giấu F, ta xây dựng thuật toán giấu d F cách thay đổi màu d nhiều điểm ảnh thuộc F nhƣ sau : Bước 1: Tính ∑ M Bước 2: So sánh p d, có trƣờng hợp sau xảy ra: (a) Trƣờng hợp p = d: giữ nguyên F (b) Trƣờng hợp p d: Đặt x = d – p M –{0}, U 2-cơ sở M, x đƣợc biểu diễn tổ hợp tuyến tính nhiều phần tử thuộc U, có trƣờng hợp xảy ra: 73 i) Nếu x = u.t với u U, t 4-{0}, ta tìm điểm ảnh Ci F cho h(i) = u, tiếp thực thay đổi màu Ci thành Ci’ cho Val(Ci’) = Val(Ci) + t ii) Nếu x = u.t+ v.t’ với u,v U t,t’ 4-{0}, ta tìm đƣợc điểm ảnh Ci, Cj F cho h(Ci) = u, h(Cj) = v, thực thay đổi màu Ci, Cj thành Ci’, Cj’ cho Val(Ci’) = Val(Ci) + t, Val (Cj’) = Val(Cj) + t’ Khôi phục lại giá trị mật từ F ∑ Tính Ví dụ: Xét M 4-module M= diễn dãy 3-phần tử thuộc × 4 × phần tử x M đƣợc biểu Tập U = { u1, u2, u3, u4, u5, u6} 2-cơ sở M, u1 = 001, u2= 010, u3 = 011, u4= 012, u5 = 100, u6 = 331 Với khối F điểm ảnh thỏa |F| ≥ |U| = 6, chẳng hạn F = {p1, …, p6}, p1 = 13, p2 =65, p3= 139, p4 = 211, p5 = 222, p6 = 173, ta thực giấu M vào khối F nhƣ sau Biểu diễn nhị phân p1 = 00001101 phần tử tùy ý d cho ta Val(p1) = 1, p2 = 01000001 với Val(p2) = 1, p3 = 10001011 với Val(p3) = 3, p4 = 11010011 với Val(p4) =3, p5 = 1101110 với Val(p5) = 2, p6 = 10111101 với Val(p6) = Ta xây dựng toàn ánh h: S = {1, 2, …, 6} → U với h(i) = ui Giả sử cần giấu giá trị mật d = 213 vào khối F Tính ∑ = u1.1+ u2.1 + u3.3 + u4.3 + u5.2 + u6.1 = 001 + 010 + 033 + 032 + 200 + 331 = 123 Ta có -p = 321 M Vì p d, ta tính m = d – p = 213 + 321 = 130 M Vì U 2- sở M ta tìm đƣợc biểu diễn m U nhƣ sau: m = u5.1 + u2.3 nhƣ ta cần thay đổi màu p2 thành p2’ cho Val(p2’) = Val(p2) + = 74 màu p5 thành màu p5’ cho Val(p5’) = Val(p5) + = Điều có nghĩa ta thay đổi bit LSB p5là 10 thành 11, bit LSB p2là 01 thành 00 Ta có màu p5’ = 1101111, p2’=01000000 nhƣ khối F sau có giấu tin có giá trị nhƣ sau : Fnew = {13, 64, 139, 211, 223, 173} Để lấy lại giá trị mật giấu F ta tính : ∑ = u1.1 + u2.0 + u3.3 + u4.3 + u5.3 + u6.1 = 001 + 000 + 033 + 032 + 300 + 331 = 213 = d, giá trị mật giấu 3.4 Kỹ thuật đề xuất kết đạt đƣợc 3.4.1 Ứng dụng mã hamming vào giấu tin Nguyên lý Mã Hamming bắt nguồn từ việc khai triển mở rộng quan điểm chẵn lẻ Với nhóm bit liệu, mã Hamming thêm bit kiểm tra Thuật tốn (7,4) Hamming sửa chữa bit lỗi nào, phát tất lỗi bit, lỗi bit gây Hình 3.1 Sơ đồ bit liệu bit kiểm tra mã Hamming Mã Hamming sử dụng hai ma trận, gọi ma trận sinh G ma trận kiểm tra H Đối với mã (7,4) ma trận G H nhƣ sau: 75 [ [ ] ] Chuỗi bit thông tin u đƣợc mã hóa cách nhân với ma trận sinh G, kết đƣợc từ mã v Từ mã v đƣợc tính theo cơng thức: v=G Nếu nhân v với H đƣợc Đây công thức kiểm tra lỗi: v×H=0 Ví dụ chuỗi bit thơng tin giấu u = 1011 đƣợc mã hóa thành từ mã v = 0110011 Để kiểm tra chuỗi bit r có độ dài n nhận đƣợc có giá trị sai hay không, ta tiến hành nhân r với H Nếu kết khác r bị sai Ta viết r = v + e e vector lỗi Nếu e gồm có bit lỗi mã hamming sửa đƣợc Nếu e gồm lỗi ma Hamming phát đƣợc lỗi khơng sửa đƣợc 3.4.2 Q trình giấu tin Bước 1: Mã hóa Chuỗi bit thơng tin đƣợc chia thành đoạn có độ dài 4, tiến hành mã hóa cho đoạn ta thu đƣợc chuỗi M’ Bước 2: Giấu tin Sử dụng kỹ thuật giấu tin ảnh C Ghi lại liệu sau thực giấu tin, ta đƣợc C’ 76 Hình 3.2 Quá trình giấu tin ảnh 3.4.3 Quá trình giải tin xác thực tin giấu Bước 1: Trích thơng tin Dựa vào kỹ thuật giấu số bit giấu biết trƣớc, ta tiến hành trích chuỗi bit từ liệu C’’, kết thu đƣợc M’ Bước 2: Kiểm tra Chia M’ thành đoạn có độ dài 7, tiến hành nhân đoạn với H Trường hợp 1: Nếu nhƣ toàn kết nhân đoạn M’ với H cho kết kết luận khơng có cơng C’ thực trích bit liệu M’ để tạo tin giấu Trường hợp 2: Nếu nhƣ trình nhân đoạn M’ với H có đoạn cho kết khác kết luận có cơng ghi nhận cách sửa lỗi 77 Hình 3.3 Quá trình tách tin 3.4.4 Tổng kết chƣơng Việc xây dựng ứng dụng mã sửa sai giấu tin có nhiều ƣu điểm khác so với cách thơng thƣờng Để thuận lợi cho việc xây dựng ứng dụng, chƣơng trình bày ứng dụng minh họa sử dụng mã Hamming kết hợp với kỹ thuật giấu tin ảnh trình bày làm tảng để xây dựng 78 KẾT LUẬN Luận văn “Tìm hiểu mã sửa sai giấu tin” tập trung nghiên cứu thực đƣợc vấn đề sau: Sự phát triển bùng nổ Internet dịch vụ đa dạng, đặc biệt giao dịch trực tuyến nhƣ thƣơng mại điện tử, online banking, toán qua mạng… đặt yêu cầu cấp thiết vấn đề bảo mật thơng tin, bảo vệ bí mật riêng tƣ cho ngƣời dùng mạng Để bảo mật thông tin, che giấu thông tin phƣơng thức đƣợc sử dụng phổ biến Giấu thông tin số, phát thông tin số ẩn giấu liệu đa phƣơng tiện đặc biệt ảnh số trở thành vấn đề đƣợc quan tâm nhiều thời gian qua đƣợc ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác Phƣơng pháp giấu tin đƣợc ứng dụng rộng rãi để gài thông tin nhƣ chữ ký, nhãn thƣơng hiệu để chứng minh hợp pháp sản phẩm, bảo vệ quyền… Theo cách tiếp cận góc độ ứng dụng, phần nghiên cứu lý thuyết luận văn “Tìm hiểu mã sửa sai giấu tin” nhằm mục đích cung cấp kiến thức cần thiết cô đọng để hƣớng đến việc áp dụng chúng để xây dựng ứng dụng Các kết nghiên cứu lý thuyết mà luận văn đạt đƣợc bao gồm: o Trình bày tổng quan mã sửa sai, giới thiệu số mã sửa sai đƣợc ứng dụng rộng rãi nhƣ mã chẵn lẻ, mã Hamming… o Trình bày tổng quan khái niệm giấu tin, số phƣơng pháp giấu tin điển hình, cho thấy đƣợc tầm quan trọng giấu tin 79 o Xây dựng chƣơng trình ứng dụng mã sửa sai kết hợp với kỹ thuật giấu tin ảnh Bitmap Hướng phát triển: Trên sở lý thuyết đƣợc hệ thống hƣớng phát triển luận văn tập trung vào việc xây dựng ứng dụng thực áp dụng đƣợc cách mở rộng hồn chỉnh mơ hình ứng dụng đƣợc cài đặt minh họa 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Vũ Ba Đình (2003), Giấu thông tin sở liệu không gian, Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật công nghệ Quân sự, [4], [30 – 37] [2] Vũ Ba Đình, Nguyễn Xuân Huy, Đào Thanh Tĩnh (2002), Kỹ thuật giấu liệu đồ số, Chuyên san Bƣu Viễn thơng, [8], [85 – 92] [3] Nguyễn Hải Thanh, Nguyễn Mạnh Thắng (2012), Các sơ đồ giấu tin theo mơđun vành đặc số 3, tạp chí Khoa học công nghệ trƣờng Đại học Kỹ thuật, số [89, tr 54 - 60] [4] Nguyễn Hải Thanh, Phan Trung Huy (2011), Phương pháp Môđun vành đặc số khả giấu tin tối đa theo phương pháp CPT mở rộng, Tạp chí Tin học Điều khiển học, [tập 27 số 4, tr.295 305] Tiếng anh: [5] Nguyen Hai Thanh, Phan Trung Huy (2010), “Fast and near Optimal Parity Assignment in Palette Images with Enhanced CPT Scheme”, The Proceedings of the 2nd Inter Conf ACIIDS- Part II – Hue City LNAI 5991 p455-459 (Subserries of LNCS Springer ISSN 0302-9743) [6] Cheonsick Kim, Dongkyoo Shin, and Dongil Shin (2011), Data Hiding in a Halftone Image Using Hamming Code (15,11), ACIIDS 2011, LNAI 6592, pp 372 – 381 81 [7] Y.Chen, H.Pan, Y.Tseng A secure of data hiding scheme for twocolor images In IEEE symposium on computers and communications, 2000 Webstie: [8].http://www.pcworld.com.vn/articles/cong-nghe/congnghe/2003/12/1185277/giau-tin-trong-du-lieu-da-phuong-tien/ [9] http://vi.wikipedia.org/wiki/Mã_tuyến_tính [10].http://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_code 82 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phan Lê Na Phản biện 1: TS Lê Văn Minh Phản biện 2: TS Lê Hồng Trang Luận văn đƣợc bảo vệ Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ họp Trƣờng Đại học Vinh vào hồi 09h30 phút ngày 11 tháng 03 năm 2017 CĨ THỂ TÌM HIỂU LUẬN VĂN TẠI THƢ VIỆN TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH ... ỨNG DỤNG MÃ SỬA SAI TRONG GIẤU TIN 54 3.1 Mã sửa sai lƣợc đồ giấu tin 54 3.1.1 Mã sửa sai giấu tin 54 3.1.2 Tỷ lệ giấu tin tối đa lƣợc đồ giấu tin k-block 56 3.2 Giấu tin theo... thời giới thiệu mã sửa sai số mã sửa sai đƣợc áp dụng rỗng rãi thực tế 34 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG ẢNH Trình bày tổng quan giấu tin thủy vân, với số thuật tốn giấu tin ảnh nhị phân... lại với giấu tin: đầu thơng tin đƣợc giấu phƣơng tiện chứa Khố giấu tin Phƣơng tiện chứa tin đƣợc giấu (S) Bộ nhúng thông tin Phƣơng tiện chứa tin C Thông tin giấu M Hình 2.3 Mơ hình tách tin từ