CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KỸ THUẬT GIẤU TIN 1.1 Định nghĩa giấu tin Giấu tin là một kỹ thuật giấu hoặc nhúng một lượng thôngtin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác (giấu tin nhiều khi không phai là hành động cụ thể mà chỉ mang ý nghĩa quy ước).2 Mục đích của giấu tin Có 2 mục đích của giấu thông tin: - Bảo mật cho những dữ liệu được giấu - Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính đối tượng chứa dữ liệu giấu trong đó. Có thể thấy 2 này hoàn toàn trái ngược nhau và dần phát triển thành 2 lĩnh vực với những yêu cầu và tính chất khác nhau.1 Hai lĩnh vực chính của lĩnh vực giấu thông tin Kỹ thuật giấu thông tin bí mật (Stegannography): với mục đính đảm bảo tính an toàn và bảo mật thông tin tập trung vào các kỹ thuật giấu tin để có thể giấu được nhiều thông tin nhất. Thông tin mật được giấu kỹ trong một đối tượng khác sao cho người khác không phát hiện được. Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh dấu (watermaeking) mục đích là bảo vệ bản quyền của đối tượng chứa thông tin thi lại tập trung đảm bảo một số các yê cầu như đảm bảo tính bền vững… đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thủy vân số.3 Mô hình kỹ thuật giấu thông tin cơ bản Page 9 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET Quá trình giấu thông tin vào phương tiện chứa và tách lấy thông tin là 2 quá trình trái ngược nhau và có thể mô tả qua sơ đồ khối của hệ thống như sau: Hình 1.2 Lược đồ chung cho quá trình giấu tin - Thông tin cấn giấu tùy thuộc theo mục đích người sử dụng, nó có thể la thông điệp (với các tin bí mật) hay các logo, hình ảnh bản quyền.
- Phương tiện chứa: các file ảnh, text, audio… là môi trượng nhúng tin - Bộ nhúng thông tin: là những chương trình thực hiên việc giấu tin - Đầu ra: là các phương tiện chứa đã có giấu tin trong đó Tách thông tin từ các phương tiện chứa diễn ra theo quy trình ngược lại với đầu ra là thông tin đã được giấu vào phương tiện chứa. Phương tiện chứa sau khi tách lấy thông tin có thể được sử dụng, quán lý theo những yêu cầu khác nhau. Hình vẽ sau chỉ ra các công việc giải mã thông tin đã giấu. Sau khi nhận được đối tượng phương tiên chứa có giấu thông tin, quá trình giải mã được thực hiên thông qua một bộ giải mã với bộ nhúng thông tin cùng với khóa của truong trình nhúng.
Kết quả thu được bao gồm phương tiện chứa gốc và thông tin được giấu. Bước tiếp theo thông tin đã giấu sẽ được xử lý kiểm định so sánh với thông tin ban đầu. Page 10 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET Hình 1.3 Lược đồ chung cho quá trình giải mã 1.4 Môi trường giấu tin a) Giấu thông tin trong ảnh Giấu tin trong ảnh hiện nay đang rất được quan tâm. Nó đóng vai trò hết sức quan trọng trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả… Thông tin sẽ được giấu cùng với dữ liệu ảnh nhưng chất lượng ảnh ít thay đổi và không ai biết được đắng sau ảnh đó mang những thông tin có ý nghĩa.Ngày nay, khi ảnh số được sủ dụng rất phổ biến thì giấu tin trong ảnh đã đem lại nhiều những ứng dụng quan trọng trên các lĩnh vực trong đời sống xã hội.
Phần mềm WinWord của Microsoft cho phép người dùng lưu chữ ký trong ảnh nhị phân, rồi gắn vào vị trí nào đó trong file văn bản để đảm bảo tính an toàn của thông tin. Thông tin được giấu một cách vô hình, nó như là cách truyền thông tin mật cho nhau mà người khác không biết đươc, bởi sau khi đã được giấu thông tin chất lượng ảnh gần như không thay đổi đặc biệt đối với ảnh màu hay ảnh xám. b) Giấu thông tin trong audio Khác với kỹ thuật giấu tin trong ảnh: phụ thuộc vào hệ thống thị giác của con người – HVS (Human Vision System), kỹ thuật giấu tin trong audio lại phụ thuộc vào hệ thông thính giác HAS ( Human Auditory System). Bởi vì tai con ngượi rất kém trong việc phát hiện sự khác biệt giữa các dải tần và công suất, có nghĩa là các âm thanh to, cao tần có thể che giấu đi các âm thanh nhỏ, thấp một cách dễ dàng.
Page 11 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET Vấn đề khó khăn đối với giấu tin trong audio là kênh truyền tin, kênh truyền hay băng thông chậm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thông tin sau khi giấu. Giấu tin trong audio đòi hỏi yêu cầu cao về tính đồng bộ và tính an toàn của thông tin. Các phương pháp giấu tin trong audio thượng lợi dụng những điểm yếu trong thính giác của con người. c) Giấu thông tin trong video Cũng giông như giấu tin trong ảnh hay trong audio, giấu tin trong video cũng được quan tâm và được phát triển mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng như điều khiển truy cập thông tin, nhận thức thông tin, bản quyền tác giả… Một phương pháp giấu tin trong video đã được đưa ra bởi Cox là phương pháp phân bố đều.
Ý tưởng cơ bản của phương pháp là phân phối tin giấu dàn trải theo tần số của dữ liệu gốc. Nhiều nhà nghiên cưu đã dùng những hàm cosin riêng và những hệ số truyền sóng riêng để thực hiện việc giấu tin.Trong các thuật toán khởi nguồn, thường các kỹ thuật cho phép giấu ảnh vào trong video nhưng thời gian gần đây các kỹ thuật cho phép giấu cả âm thanh, hình ảnh vào trong video. d) Giấu thông tin trong văn bản dạng text Giấu thông tin trong văn bản dạng text thì khó thực hiên hơn do có ít thông tin dư thừa, để làm điều này người ta phải khéo léo khai thác các dư thừa tự nhiên của ngôn ngữ hoặc là tận dụng các định dang văn bản ( mã hóa thông tin vào khoảng cách giữa các từ hay các dòng văn bản ). Kỹ thuật giấu tin đang được sử dụng cho nhiều loại đối tượng chứ không riêng gì dữ liệu đa phương tiện như ảnh, audio, video.Gần đây đã có một số nghiên cứu giấu tin trong cơ sở dữ liệu quan hệ, các gói IP truyền trên mạng chắc chắn sau này còn tiếp tục phbats triển tiếp.5 Phân loại giấu tin a) Phân loại theo cách thức tác động lên đa phương tiện Phương pháp chèn dữ liệu: Phương pháp này tìm những vị trí trong file dễ bị bỏ qua và chèn dữ liệu cần giấu vào đó, cách giấu này không là ảnh hưởng gì tới sự thể hiện của các file dữ liệu ví dụ như được giấu sau các ký tự EOF Phương pháp tạo các phương tiện chứa: Từ các thông điệp cần chuyển tạo ra các phương tiện chứa để phục vụ cho việc truyền thông tin đó, phía người nhận dựa trên các phương tiện chứa này sẽ tái tạo lại các thông điệp.
Page 12 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET b) Phân loại theo mục đích sử dụng Giấu thông tin bí mật: đây là ứng dụng phổ biến nhất từ trước đến nay, đối với giấu thông tin bí mật người ta thường quan tâm chủ yếu đến các mục tiêu: + Độ an toàn của giấu tin – khả năng không bị phát hiện của giấu tin + Lượng thông tin tối đa có thể giấu được trong một phương tiện chứa cụ thể mà vẫn có thể đảm bảo an toàn. + Độ bí mật của thông tin trong trường hợp thông ti bị phát hiện. Giấu thông tin bí mật không quan tâm tới nhiều đến các yêu cầu bền vững của phương tiện chứa. đơn gian là bởi người ta có thể thực hiện việc gửi và nhận nhiều một phương tiện chứa đã được giấu tin.
Giấu thông tin thủy vân: do yêu cầu về bảo vệ bản quyền, xác thực… nên việc giấu tin thủy vân có yêu cầu khác với giấu tin bí mật. Yêu cầu đầu tiên là các dấu hiệu thủy vân phải đủ bền vững với các tấn công vô hình hay cố ý gỡ bỏ nó. Thêm vào đó các giấu hiệu thủy vân phải có ảnh hưởng tối thiểu (về mặt cảm nhận) đối với các phương tiện chứa. Như vậy các thông tin cần giấu càng nhỏ càng tốt.
Tùy theo các mục đích khác nhau thủy vân cũng có những yêu cầu khác nhau. Page 13 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET Hình 1.4 Phân loại kỹ thuật giấu tin 1.6 Một số ứng dụng 1) Bảo vệ bản quyền tác giả Là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thủy vân số - một dạng của phương pháp giấu tin.Một thông tin nào đó mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả (người ta gọi là thủy vân – watermark) sẽ được nhúng vào trong sản phẩm, thủy vân đó chỉ một mình người chủ hợp pháp sản phẩm đó có, và được dùng làm minh chứng cho bản quyền sản phẩm.Yêu cầu kỹ thuật đối ứng dụng này là thủy vân phải tồn tại bền vững cùng với sản phẩm, muốn bỏ thủy vân này mà không được phép của người chủ sở hữu, thì chỉ có cách là phá hủy sản phẩm. 2) Xác thực thông tin hay phát hiện xuyên tạc thông tin Một tập các thông tin sẽ được giấu trong phương tiện chứa sau đó được sử dụng để nhận biết xem dữ liệu trên phương tiên gốc đó có bị thay đổi hay không. 3) Dấu vân tay hay dán nhãn Thủy vân trong ứng dụng này để nhận diện người gửi hay người nhận của thông tin nào đó.
4) Điều khiên truy cập Thủy vân trong trường hợp này là để điều khiển truy cập đối với thông tin.Các thiết bị phát hiên ra thủy vân thường được gắn sẵn vào trong hệ thống đọc ghi. Page 14 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET Ví dụ như hệ thống quản lý sao chép DVD đã được ứng dụng tại Nhật. Ứng dụng loại này yêu cầu thủy vân phải được đảm bảo an toàn và sử dụng phương pháp phát hiện thủy vân được giấu mà không cần thông tin gốc. 5) Giấu tin mật Là ứng dụng giấu một lượng thông tin mật, quan trọng vào bên trong một đối tượng gốc nhằm che giấu , truyền thông bí mật điểm – điểm.
Các thông tin giấu được ( trong trường hợp này) càng nhiều càng tốt. Việc giải mã (tách tin) để nhận thông tin cũng không cần phương tiện chứa (gốc) ban đầu. Page 15 GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ SỬ DỤNG LSB KẾT HỢP WAVELET CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CỦA MATLAB TRONG XỬ LÝ ẢNH 2.