LỜI MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta. Những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội mới cho quá trình đổi mới. Với việc sử dụng mạng internet toàn cầu để thông tin, liên lạc ngày càng tăng trong mọi lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thương mại… Vấn đề được đặt ra đó là sự an toàn của dữ liệu. Một công nghệ phần nào giải quyết được vấn đề trên là giấu tin mật, nó cho phép giấu thông tin mật vào trong các nguồn thông tin khác, làm ẩn đi sự tồn tại của thông mật.
Trong đồ án này em xin trình bày một kỹ thuật giấu tin đó là “Kỹ thuật giấu tin dựa trên sự tƣơng quan của miền không gian ảnh”, gồm các chương sau: Chƣơng 1. Tổng quan về kỹ thuật giấu tin: Khái niệm giấu tin, mục đích của giấu tin, cấu trúc ảnh bitmap, đánh giá chất lượng ảnh bằng PSNR. Kỹ thuật giấu tin dựa trên sự tƣơng quan của miền không gian ảnh: Giới thiệu về kỹ thuật giấu tin thuận nghịch dựa trên sự tương quan của miền không gian ảnh, trình bày một số kỹ thuật giấu tin thuận nghịch, đưa ra thuật toán. Cài đặt thử nghiệm: Trình bày một số giao diện của chương trình và thử nghiệm kỹ thuật giấu tin dựa trên sự tương quan của miền không gian ảnh, đưa ra nhận xét đánh giá.
Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN 1. 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN 1. 1 Sơ lược về giấu tin Với hai mục đích là bảo mật cho những dữ liệu được giấu trong đối tượng mạng và bảo đảm an toàn cho chính các đối tượng chứa dữ liệu giấu trong đó (bảo vệ bản quyền) nên kỹ thuật giấu thông tin được phát triển thành hai lĩnh vực với những yêu cầu và tính chất khác nhau đó là giấu thông tin bí mật và thủy vân số.
2 Định nghĩa kỹ thuật giấu tin Giấu thông tin là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác (giấu thông tin chỉ mang tính quy ước không phải là một hành động cụ thể). 3 Yêu cầu thiết yếu đối với một hệ thống giấu tin Có 3 yêu cầu thiết yếu đối với một hệ thống giấu tin: Tính vô hình: là một trong 3 yêu cầu của bất kì 1 hệ giấu tin nào. Tính bền vững: là yêu cầu thứ 2 của một hệ giấu tin. Tính bền vững là nói đến khả năng chịu được các thao tác biến đổi nào đó trên phương tiện nhúng và các cuộc tấn công có chủ đích.
Khả năng nhúng: là yêu cầu thứ 3 của một hệ giấu tin. Khả năng nhúng chính là số lượng thông tin nhúng được nhúng trong phương tiện chứa. 4 Phân loại giấu tin Có thể phân loại kỹ thuật giấu tin làm hai hướng: Giấu tin mật (Steganography). Thủy vân số (Watermarking).
Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng Giấu thông tin Giấu tin bí mật Thuỷ vân số (Steganography) (Watermarking ) Hình 1. Hai lĩnh vực chính của kỹ thuật giấu thông tin Giấu tin mật (Steganography) - Khả năng không thể nhận biết (impercetibility). - Khả năng chứa được nhiều thông tin(capacity). - Khả năng không thể dò tìm.
Khả năng không thể nhận biết được, có nghĩa là với người quan sát bằng mắt thường không thể phát hiện được ảnh có chứa thông tin ẩn trong đó. Đây là một tính chất cực kỳ quan trọng đối với kỹ thuật steganography. Khả năng chứa được nhiều thông tin cũng là một tính chất quan trọng đối với kỹ thuật steganography. Tính chất capacity có nghĩa là lượng thông tin cần nhúng càng nhiều càng tốt nhưng không được vi phạm tính chất khác của kỹ thuật steganography.
Cuối cùng tính chất không thể dò tìm được hiểu ở đây là khả năng chống lại việc xác định ảnh đó có hay không có thông tin ẩn bằng các kỹ thuật thống kê toán học thông thường Tính chất này cùng với tính chất “không thể nhận biết được” và độ dài thông điệp cần giấu đóng một vai trò quan trọng và cần thiết trong kỹ thuật steganography. Ngoài ra, tốc độ giấu cũng được tính đến mặc dù nó không phải là tính chất cần có. Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng Thủy vân số (Watermarking). Do yêu cầu bảo vệ bản quyền, xác thực… nên giấu tin thủy vân có yêu cầu khác với giấu tin bí mật.
yêu vầu đầu tiên là các dấu hiệu thủy vân phải đủ bền vững trước những tấn công vô tình hay cố ý gỡ bỏ nó. Thêm vào đó các dấu hiệu thủy vân phải có ảnh hưởng tối thiểu (về mặt cảm nhận) đối với các phương tiện chứa. vậy các thông tin cần giấu sẽ càng nhỏ càng tốt. Phân biệt giấu tin mật và thủy vân có thể mô tả tóm lược trong bảng sau: Bảng 1.
So sánh giấu tin mật và giấu tin thủy vân số Giấu thông tin mật Thủy vân số Mục tiêu Tàng hình các phiên liên lạc để Chủ yếu phục vụ cho mục đích bảo bảo mật thông tin vệ bản quyền Dung trong các liên lạc xác định Chủ yếu dùng trong các hoạt động xuất bản Cách thực Không làm thay đổi phương tiện Có thể thay đổi nhỏ về cảm nhận hiện chứa tới phương tiện chứa Yêu cầu Giấu được nhiều thông tin nhất Chỉ cần nhúng it dữ liệu Không cần quan tâm tới độ bền Dự liệu nhúng cần phải mạnh của phương tiện chứa Đảm bảo trước các phương pháp Không thể quan sát được việc nén dữ liệu nhúng thông tin Dữ liệu nhúng có thể nhận thấy Không kiểm tra được nếu không hay không nhận thấy có khóa thich hợp Không kiểm tra được nếu không có khóa thích hợp 1. Mô hình giấu thông tin cơ bản Thành phần cơ bản của kỹ thuât giấu thông tin bao gồm : thuật toán giấu tin và bộ giải mã thông tin(tính đến cả khóa mật). Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng Thuật toán giấu tin được dùng để giấu thông tin vào một phương tiện chứa bằng cách sử dụng một khoá bí mật được dùng chung bởi người mã và người giải mã, việc giải mã thông tin chỉ có thể thực hiện được khi có khoá. Bộ giải mã thực hiện quá trình giải mã trên phương tiện chứa đã chứa dữ liệu và trả lại thông điệp ẩn trong đó Lƣợc đồ chung cho quá trình giấu tin Thông tin giấu Phân phối Phương tiện chứa Phương tiện (audio, ảnh, Bộ nhúng chứa đã được thông tin giấu tin video) Khóa Hình 1.
Lược đồ chung cho quá trình giấu tin Thông tin cần giấu tuỳ theo mục đích của người sử dụng, nó có thể là thông tin mật (với các tin bí mật) hay các logo, hình ảnh bản quyền. Phương tiện chứa: các file ảnh, text, audio… là môi trường để nhúng tin. Bộ nhúng thông tin: là những chương trình thực hiện việc giấu tin Đầu ra: là các phương tiện chứa đã có tin giấu trong đó Tách thông tin từ các phương tiện chứa diễn ra theo quy trình ngược lại với đầu ra là các thông tin đã được giấu vào phương tiện chứa. Phương tiện chứa sau khi tách lấy thông tin có thể được sử dụng, quản lý theo những yêu cầu khác nhau.
Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng Lƣợc đồ chung cho quá trình tách thông tin Khóa giấu tin Phương tiện Phương tiện chứa đã được Bộ tách chứa(audio, ảnh, thông tin video) giấu tin Thông tin giấu Kiểm định Hình 1. Lược đồ chung cho quá trình tách thông tin Hình 1. 3 chỉ ra các công việc giải mã thông tin đã giấu. Sau khi nhận được đối tượng phương tiện chứa có giấu thông tin, quá trình giải mã được thực hiện thông qua một bộ giải mã tương ứng với bộ nhúng thông tin cùng với khoá của quá trình nhúng.
Kết quả thu được gồm phương tiện chứa gốc và thông tin đã giấu. Bước tiếp theo thông tin đã giấu sẽ được xử lý kiểm định so sánh với thông tin ban đầu. 6 Môi trường giấu tin Dữ liệu đa phương tiện là dạng dữ liệu đa dạng, phong phú hiện đang tồn tại trong mọi lĩnh vực ứng dụng của công nghệ thông tin. Chính vì vậy, dữ liệu đa phương tiện cũng được sử dụng làm phương tiện chứa trong quá trình giấu tin.
Để lựa chọn dữ liệu làm phương tiện chứa cần phải tìm hiểu rõ về cấu trúc của loại dữ liệu đó. Một số dữ liệu đa phương tiện thường được sử dụng làm môi trường để giấu tin như: text, audio, video, ảnh,. Giấu thông tin trong ảnh số (Data Hiding in Image) Giấu thông tin trong ảnh số là một phần của khái niệm giấu thông tin với việc sử dụng ảnh số làm phương tiện chứa. Hiện nay, giấu thông tin trong ảnh là một phương pháp chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các chương trình ứng dụng.
Các phần mềm hệ thống giấu tin trong đa phương tiện bởi lượng thông tin được trao đổi trong hình ảnh là rất lớn và hơn nữa giấu thông tin trong ảnh cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin như: xác thực thông tin, Vũ Huy Tùng – CT1301 Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐH DL Hải Phòng xác định làm thay đổi thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển truy cập, giấu thông tin mật. Chính vì thế mà vấn đề này đã nhận được sự quan tâm rất lớn của các cá nhân, tổ chưc, trường đại học và viện nghiên cứu trên thế giới. Ngày nay, khi ảnh số đã được sử dụng khá phổ biến, thì giấu thông tin trong ảnh đã đem lại nhiều ứng dụng quan trọng trên các lĩnh vực của đời sống xã hội. Ví dụ như đối với các nước phát triển, chữ ký tay đã được số hoá và lưu trữ sử dụng như là hồ sơ cá nhân của các dịch vụ ngân hàng và tài chính.
Nó được dùng để xác thực trong các thẻ tín dụng của người tiêu dùng. Trong một số ứng dụng về nhận diện thẻ chứng minh, thẻ căn cước, hộ chiếu., người ta có thể giấu thông tin trên các ảnh thẻ để xác định thông tin thực. Một đặc điểm của giấu thông tin trong ảnh đó là thông tin được giấu một cách “vô hình”.
