Ý tưởng
Như trên đã trình bày, khi giấu tin người ta cố gắng làm giãn cách các điểm giấu tin để kẻ giám sát khó phát hiện. Đó là với ảnh màu và ảnh đa cấp xám, với ảnh đen trắng thì mỗi điểm chỉ được biểu diễn bằng một bit. Không có khái niệm bit LSB nữa, lúc này, người ta không lấy điểm ảnh làm phần tử cơ bản, mà phải lựa chọn khối điểm ảnh (vùng ảnh) làm phần tử cơ bản, để giấu tin.
Định nghĩa:
Vùng của phương tiện chứa là một tập con khác rỗng {c1, …, cl(c)}.
Bằng việc chia phương tiện chứa thành các vùng không giao nhau, ta có thể thực hiện:
- Giấu thông tin trên một vùng, hay một số vùng của phương tiện chứa tin, chứ không phải trên toàn bộ phương tiện chứa tin.
- Giấu một bit thông tin lên một vùng phương tiện chứa tin, chứ không phải lên một phần tử của phương tiện chứa tin.
Một bit chẵn lẻ của một vùng chứa I trong phương tiện chứa, được tính theo công thức: p( I ) = ∑∈ I j j c LSB( )mod2
Trong bước nhúng, l(m) được chọn để không giao nhau với các vùng trong phương tiện chứa tin Ii (1 ≤ i ≤ l(m)), mỗi bước mã một bit mi bí mật trong bit chẵn lẻ p(Ii). Nếu bit chẵn lẻ của một vùng không phù hợp với bit mi, một LSB của giá trị trong Ii được thay đổi. Kết quả là p(Ii) = mi.
Trong quá trình giải mã, các bit chẵn lẻ của tất cả các vùng chọn lựa, được tính và sắp xếp để tái cấu trúc thông điệp.
Hình 6: Giấu tin trong ảnh đen trắng
Sau khi chia ảnh thành các khối nhỏ, ta chọn các khối để giấu tin theo một quy tắc nào đó.
Ví dụ chọn các khối liên tục và tuần tự, giấu theo quy ước chẵn lẻ: Sau khi giấu tin, tổng số bit 1 trong một khối và bit thông tin giấu sẽ có cùng tính chẵn lẻ.
- Nếu cần giấu bit 1 vào một khối, để thoả mãn điều kiện chẵn lẻ thì
+ Nếu tổng các bit 1 trong một khối là lẻ, thì ta không cần thực hiện gì và coi như đã giấu.
File ảnh bitmap đen trắng F
File thông điệp cần giấu P Ma trận khoá giấu tin k File ảnh đã giấu tin F’ Hệ thống giấu tin bí mật File ảnh bitmap đen trắng F
+ Nếu tổng các bit 1 trong một khối là chẵn, thì ta phải thay đổi khối đó sao cho thoả mãn điều kiện, bằng cách đảo trị ngẫu nhiên một bit.
- Nếu cần giấu bit 0 vào khối, ta cũng làm tương tự.
Quá trình giấu tin lặp đi lặp lại như vậy, cho tới khi hết các bit của thông điệp cần giấu. Sau khi giấu xong, ghép lại các phần Header, bảng màu… (các thành phần được tách ra từ ảnh F ban đầu) cùng với dữ mới này, ta có ảnh F’ đã giấu thông tin.
Nhận xét
Thuật toán giấu tin này phức tạp hơn LSB không nhiều, kích thước của khối (m × n) có thể xem như là khoá của quá trình giấu tin. Người nhận căn cứ trên các giá trị m, n để khôi phục lại thông tin đã được giấu. Nếu biết m, n, kẻ tấn công có thể dễ dàng lấy thông tin giấu trong đó.
Ta đã biết vị trí của các bit bị “thay đổi” càng ở xa nhau, thì càng khó bị phát hiện, đồng thời để chống lại các tấn công dựa trên các phép phân tích thống kê, người ta sẽ trải đều các bit của thông điệp cần giấu trên toàn bộ phương tiện chứa, vì vậy chọn kích thước của các khối cần dựa trên tỷ lệ giữa độ lớn của phương tiện chứa và độ lớn của thông điệp.
Ví dụ cần giấu thông điệp có độ dài khoảng 100 ký tự (khoảng 800 bit nhị phân) vào trong ảnh kích thước 512 × 512 pixel, cần tối thiểu 800 khối. Để đáp ứng hai yêu cầu trên kích thước mỗi khối sẽ không vượt qua 327 điểm ảnh.
Với mục đích giấu tin bí mật thì càng giấu được nhiều càng tốt, nhưng để đảm bảo an toàn tránh bị phát hiện, cần phải giới hạn tối đa kích thước thông điệp có thể giấu trong đó. Ví dụ với tỷ lệ an toàn là 60 (60 pixel cho một bit),
file ảnh 512 × 512 nêu trên chỉ cho phép giấu thông điệp có kích thước tối đa: 4369 bit tương đương với khoảng 546 ký tự ASCII.
Cũng giống như phương pháp thay đổi LSB, để tăng độ bảo mật, người ta không giấu tin tuần tự, mà dùng thuật toán lựa chọn các khối để giấu tin. Cách này thực hiện đơn giản, hiệu quả cao.
Một cách khác là thay đổi kích thước của các khối giấu tin (thay đổi m, n) theo một thuật toán thống nhất giữa hai phía người gửi, nhận.
Cả hai cách trên đều giống như việc sử dụng đồng thời hai khoá, và độ phức tạp để thám mã tăng lên nhiều.