5. Bố cục luận văn
2.4.1 Giấu tin mật vào các bit có trọng số thấp LSB
Đây là phương pháp ẩn giấu thông tin bằng cách thay thế các bit thông tin vào bit LSB của điểm ảnh [2]. Trong một điểm ảnh của ảnh cấp độ xám 8- bit, biểu diễn dưới dạng nhị phân, ví dụ 01110101 ta có thể thấy rõ vai trò của
các bit trong dãy bit hoàn toàn khác nhau. 7 bit liên tiếp đầu tiên có ý nghĩa quan trọng hơn đối với điểm ảnh được gọi là các bit MSBs (Most Significant Bit), khi thay đổi các bit này sẽ là cho giá trị của các điểm ảnh bị biến đổi trạng thái sẽ làm giá trị điểm ảnh bị biến đổi nhiều. Bit cuối cùng (bit 1) khi biến đổi sẽ làm cho giá trị thay đổi không đáng kể, không ảnh hưởng tới chất lượng trực quan của ảnh. Bit thứ 8 này gọi là bit có trọng số thấp nhất hay là bit có giá trị thấp nhất.
Hình 2.2: Minh họa giấu thông tin trong LSB của ảnh cấp xám 8 bit
Kỹ thuật giấu tin trên LSB đơn giản và vẫn còn được ưa chuộng cho đến ngày nay vì nó đơn giản và có tỷ lệ nhúng tin khá lớn.
Ví dụ: Giả sử cần giấu tin chữ A vào một vùng ảnh với mỗi điểm ảnh có các màu kề nhau gồm lam, lục và đỏ:
Số hóa thông tin và ảnh gốc, kết quả thu được ở bảng sau:
Ký hiệu Giá trị thập phân Giá trị nhị phân
A 65 01000001
Màu lam (B, G, R) (255, 0, 0) 11111111, 00000000, 00000000
Màu lục (B, G, R) (0, 255, 0) 00000000, 11111111, 00000000
Màu đỏ (B, G, R) (0, 0, 255) 00000000, 00000000, 11111111
Bảng 2.1: Số hóa thông tin và ảnh gốc
Thực hiện giấu tin theo phương pháp LSB: 01000001
11111111 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000 00000000 00000000 11111111
11111110 00000001 00000000 00000000 11111110 00000000 00000000 00000001 11111111
Đánh giá:
Thuật toán giấu tin được coi là an toàn nếu thông tin được giấu không bị phát hiện hoặc thời gian phát hiện được thông tin giấu là đủ lâu, bảo đảm được bí mật.
Kỹ thuật LSB cho phép giấu được tối đa log2 (mn1) bit dữ liệu vào một khối ảnh kích thước mn. Hàm f : tỉ lệ giấu tin được tính theo công thức: f = n m n m ) 1) (( log2
Vậy f có giá trị giảm theo mn (kích thước khối ảnh càng nhỏ thì tỉ lệ giấu được càng nhiều). Tuy nhiên, độ an toàn thông tin lại tỉ lệ thuận với kích thước khối ảnh, kích thước khối càng lớn, độ an toàn cho thông tin giấu càng cao.
Vì thế việc chọn kích thước khối giấu tin lớn sẽ làm tăng độ an toàn nhưng lại giảm tỉ lệ giấu và ngược lại, kích thước khối nhỏ sẽ làm tăng tỉ lệ giấu tin nhưng lại làm giảm độ an toàn. Thông thường chọn kích thước khối sao cho:[log2 ((mn)1) = 8 hoặc bằng 4], tức là giấu được tối đa là 8 hay 4 bit dữ liệu vào mỗi khối ảnh kích thước mn.
Khi giấu thông tin trong ảnh màu ta cũng thực hiện tương tự (với 3 kênh màu R, G, B; mỗi kênh 8 bit). Các biến đổi trên kênh màu B sẽ có tác động rất ít đến sự cảm nhận của mắt người [16]) do vậy người ta thường biến đổi LSB trên kênh màu B này. Để đảm bảo ảnh sau khi đã giấu tin bằng kỹ thuật giấu LSB trên miền không gian không bị phá vỡ bằng một số phép tấn công hình học như xoay, nén, co, giãn,… người ta đề xuất một số phương pháp giấu cải tiến LSB khác trên miền tần số: cosine [6, 17], wavelet [15]. Một số khác còn giấu trên LSB của các hệ số sai phân [20].
Có thể chọn bit LSB để giấu thông tin theo cách thứ tự tuần tự (quét raster trong các kỹ thuật giấu EzStego, Jstego, DE,..) hoặc theo thứ tự ngẫu
nhiên dựa trên một bộ chọn vị trí giả ngẫu nhiên như kỹ thuật giấu OutGuess, F5, Hide and Seek. Hai trường đặc biệt giấu trên LSB đó là:
+ Phương pháp tăng giảm LSB (1 embedding), bit thông tin sẽ được
so sánh với bit LSB của điểm ảnh được chọn. Nếu bit thông tin cùng giá trị với bit LSB của điểm ảnh cần giấu thì mặc định đã giấu một bit thông tin vào điểm ảnh này. Trong trường hợp ngược lại, điểm ảnh cần giấu sẽ tăng hoặc giảm đi 1 để giá trị LSB của nó đồng giá trị với bit thông tin.
+ Phương pháp đồng chẵn lẻ, chia miền không gian ảnh ra thành nhiều
khối bằng nhau kích thước mn, bit thông tin sẽ được giấu vào từng khối
theo quy tắc: số bit LSB có giá trị “1” của khối phải đồng tính chẵn lẻ với bit được giấu, tức là số bit “1” của một khối LSB là lẻ nếu bit thông tin cần giấu là “1”, ngược lại là chẵn nếu bit cần giấu là “0”. Trong trường hợp không trùng hợp, ta phải thay đổi giá trị LSB của khối đó để đảm bảo đồng tính chẵn lẻ với bit thông tin. Kỹ thuật giấu sử dụng phương pháp giấu này chỉ áp dụng cho miền không gian không áp dụng được cho miền tần số.