I. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Giấu Tin Mật Trong Ảnh Số
Sự phát triển của Internet kéo theo sự quan tâm đặc biệt đến lĩnh vực bảo mật thông tin. Dữ liệu số dễ dàng lan truyền và sao chép, làm tăng tính cấp thiết của việc bảo mật thông tin số. Thông tin cần bảo mật có thể được mã hóa, nhưng cách thức mã hóa cần bí mật và hiệu quả. Hiện nay, nhiều hệ thống mạng nội bộ thông suốt các tỉnh thành, đảm bảo thông tin truyền đi không bị lộ lọt. Tuy nhiên, tính cơ động vẫn còn hạn chế. Sử dụng Internet để truyền tin dễ dàng hơn, nhưng đi kèm với rủi ro mất mát và sai lệch thông tin. Do đó, bảo mật thông tin khi truyền trên Internet là vấn đề cấp thiết. Kỹ thuật giấu tin là kỹ thuật nhúng một lượng thông tin số vào một đối tượng dữ liệu số khác, ví dụ như giấu tin trong ảnh số, sao cho người ngoài khó phát hiện.
1.1. Giới Thiệu Chung Về Giấu Tin Trong Đa Phương Tiện
Giấu tin tận dụng “độ dư thừa” của phương tiện giấu để thực hiện việc giấu tin mà người ngoài khó cảm nhận được có thông tin giấu trong đó. Một trong những cách tiếp cận trong bảo mật thông tin là giấu tin, nghĩa là thông tin số cần bảo mật sẽ được người dùng giấu vào một đối tượng dữ liệu số khác (môi trường giấu tin) sao cho sự biến đổi của môi trường sau khi giấu tin là khó nhận biết, đồng thời người dùng có thể lấy lại được các thông tin đã giấu khi cần. Giấu thông tin số, phát hiện thông tin số ẩn giấu trong dữ liệu đa phương tiện đặc biệt là trong ảnh số đang là một vấn đề được quan tâm hiện nay trong nhiều lĩnh vực.
1.2. Phân Loại Các Kỹ Thuật Giấu Tin Mật Hiện Nay
Có nhiều cách phân loại kỹ thuật giấu tin khác nhau dựa trên những tiêu chí khác nhau. Petitcolas đề xuất năm 1999, có thể chia lĩnh vực giấu tin thành hai hướng lớn, đó là giấu tin mật và thủy vân số. Độ an toàn và bảo mật thông tin của kỹ thuật giấu tin được thể hiện ở hai khía cạnh. Một là bảo vệ cho dữ liệu đem giấu và hai là bảo vệ cho chính đối tượng được sử dụng để giấu tin. Ứng với hai khía cạnh đó có hai hướng kỹ thuật rõ ràng đó là giấu tin mật và thủy vân số.
II. Thách Thức An Ninh Phát Hiện Giấu Tin Mật Trong Ảnh
Việc phát triển thương mại điện tử mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên những mặt tiêu cực như vi phạm bản quyền, giả mạo thương hiệu cũng ngày một gia tăng. Phương pháp giấu tin có thể được ứng dụng rộng rãi để gài các thông tin như chữ ký, nhãn thương hiệu để chứng minh sự hợp pháp của sản phẩm, bảo vệ bản quyền. Để phát hiện và phân biệt được một ảnh số nào đó có mang tin mật hay không đòi hỏi rất nhiều yếu tố và kỹ thuật phức tạp. Cần có các phương pháp hiệu quả để phát hiện steganography và đảm bảo an toàn thông tin.
2.1. Vấn Đề Bản Quyền và Chứng Thực Ảnh Số
Trong phát triển thương mại điện tử, sự phát triển của thương mại điện tử mang lại rất nhiều lợi ích, tuy nhiên bên cạnh đó thì những mặt tiêu cực của nó như vi phạm bản quyền, giả mạo thương hiệu cũng ngày một gia tăng. Phương pháp giấu tin có thể được ứng dụng rộng rãi để gài các thông tin như chữ ký, nhãn thương hiệu để chứng minh sự hợp pháp của sản phẩm, bảo vệ bản quyền…
2.2. Các Tiêu Chí Đánh Giá Kỹ Thuật Giấu Tin Trong Ảnh
Các tiêu chí đánh giá kỹ thuật giấu tin trong ảnh bao gồm: tính vô hình (khả năng không bị phát hiện bởi mắt người), khả năng giấu thông tin (dung lượng giấu tin), chất lượng ảnh sau khi giấu tin, tính bền vững của thông tin được giấu (khả năng chống lại các tấn công xử lý ảnh), và độ phức tạp của thuật toán.
III. Phương Pháp Giấu Tin Mật Steganography Nghiên Cứu Chi Tiết
Kỹ thuật giấu tin mật Steganography là kỹ thuật để giấu thông tin hoặc dữ liệu vào trong một đối tượng dữ liệu khác. Theo Lou et al [1], giấu tin mật là phương pháp che giấu sự tồn tại của thông tin vào trong các đối tượng mang khác nhau. Mục đích chính của việc che giấu là để ngăn chặn việc phát hiện thông tin đã được che giấu. Các phương pháp giấu tin mật nổi tiếng nhất của kỹ thuật giấu tin mật truyền thống được thực hiện từ những năm 440 trước công nguyên. Các phương pháp được sử dụng như là che giấu các tài liệu bí mật bằng mực vô hình, giống như sử dụng nước cốt chanh để che giấu thông tin.
3.1. Giới Thiệu Về Kỹ Thuật Giấu Tin Mật Steganography
Kỹ thuật giấu tin mật Steganography là kỹ thuật để giấu thông tin hoặc dữ liệu vào trong một đối tượng dữ liệu khác. Theo Lou et al [1], giấu tin mật là phương pháp che giấu sự tồn tại của thông tin vào trong các đối tượng mang khác nhau. Mục đích chính của việc che giấu là để ngăn chặn việc phát hiện thông tin đã được che giấu.
3.2. Các Phương Pháp Giấu Tin Mật Steganography Phổ Biến
Có một số kỹ thuật cho giấu tin mật là: giấu tin mật hàng loạt (batch steganography), giấu tin mật hoán vị (permutation steganography), sử dụng bit có trọng số thấp nhất (Least signification bit), phân đoạn phức tạp bit-plane (bit-plane complexity segmentation) và xáo trộn dựa trên sự lan truyền của quang phổ hình ảnh (chaos based spread spectrum image steganography).
IV. Giải Thuật Giấu Tin Mật Trong Ảnh Số Phân Tích Chuyên Sâu
Phương pháp giấu tin mật trong ảnh kỹ thuật số đã được nghiên cứu và thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu (ví dụ như từ [4] – [8]). Warkentin et al [4] đề xuất một cách tiếp cận để che giấu thông tin trong một file nghe nhìn. Trong thuật toán giấu tin mật của họ, thông tin mật được che giấu bên trong một thông điệp chứa (cover message). El-Elmam [5] đề xuất một phương pháp để che giấu một lượng lớn dữ liệu với độ bảo mật cao. Thuật toán của El-Elmam dựa trên giấu một số lượng lớn tệp tin dữ liệu (ảnh, âm thanh, video, chữ...) bên trong một ảnh màu bitmap.
4.1. Thuật Toán Giấu Tin Trong Ảnh Số Sử Dụng Hai Lớp Bảo Mật
Hình 1 là phương pháp giấu tin trong ảnh số sử dụng hai lớp bảo mật để đảm bảo quyền riêng tư, sự bảo mật và độ chính xác của dữ liệu được giấu trong ảnh số. Hệ thống có thể giấu dữ liệu vào trong ảnh số và lấy các dữ liệu này ra từ ảnh đã được giấu. Ở Hình 1 cho thấy khi giấu dữ liệu vào trong ảnh, bước đầu tiên cần phải cung cấp tên đăng nhập và mật khẩu trước khi sử dụng hệ thống.
4.2. Thuật Toán Giấu Tin Bằng Phương Pháp Module Năm
Phương pháp module năm (the five modules method) được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2012 [9]. Ý tưởng cơ bản của phương pháp này dựa trên khái niệm sau: một điểm chung giữa các hình ảnh là các điểm ảnh lân cận nhau có mối tương quan với nhau. Vì vậy, đối với các ảnh đa mức xám (bi-level image), những điểm ảnh lân cận dường như giống với điểm ảnh gốc.
V. Đánh Giá Hiệu Quả Thử Nghiệm và Hướng Phát Triển Mới
Chương 4 trình bày các thử nghiệm đánh giá kết quả và hướng phát triển. Các thử nghiệm này nhằm đánh giá hiệu quả của các thuật toán giấu tin đã được công bố, cũng như đề xuất các hướng phát triển mới để nâng cao tính bảo mật và dung lượng giấu tin. Các kết quả thử nghiệm sẽ cung cấp thông tin chi tiết về ưu và nhược điểm của từng phương pháp, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc lựa chọn và ứng dụng các kỹ thuật giấu tin phù hợp.
5.1. Thử Nghiệm Đánh Giá Chất Lượng Ảnh Sau Khi Giấu Tin
Các thử nghiệm đánh giá chất lượng ảnh sau khi giấu tin được thực hiện bằng cách so sánh ảnh gốc và ảnh đã giấu tin bằng các phương pháp đánh giá khách quan (ví dụ: PSNR, MSE) và chủ quan (đánh giá bằng mắt người). Mục tiêu là xác định mức độ thay đổi của ảnh sau khi giấu tin và đảm bảo rằng sự thay đổi này không ảnh hưởng đến trải nghiệm thị giác của người xem.
5.2. Hướng Phát Triển Kỹ Thuật Giấu Tin Mật Trong Tương Lai
Các hướng phát triển kỹ thuật giấu tin mật trong tương lai bao gồm: phát triển các thuật toán giấu tin có khả năng chống lại các tấn công steganography, tăng dung lượng giấu tin mà không làm giảm chất lượng ảnh, và phát triển các phương pháp giấu tin có khả năng thích ứng với các loại ảnh khác nhau.
VI. Kết Luận Ứng Dụng và Tương Lai Của Giấu Tin Mật
Luận văn đã trình bày tổng quan về kỹ thuật giấu tin mật trong ảnh số, phân tích các phương pháp giấu tin phổ biến, và đánh giá hiệu quả của các thuật toán giấu tin đã được công bố. Các kết quả nghiên cứu cho thấy kỹ thuật giấu tin mật có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, như bảo vệ bản quyền, chứng thực ảnh số, và truyền thông bí mật. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các thuật toán giấu tin có tính bảo mật cao và khả năng chống lại các tấn công steganography.
6.1. Ứng Dụng Thực Tế Của Kỹ Thuật Giấu Tin Mật
Kỹ thuật giấu tin mật có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như bảo vệ bản quyền ảnh số, chứng thực ảnh số, truyền thông bí mật, và lưu trữ dữ liệu an toàn. Ví dụ, các công ty có thể sử dụng kỹ thuật giấu tin để nhúng logo hoặc thông tin bản quyền vào ảnh sản phẩm để ngăn chặn việc sao chép trái phép.
6.2. Tương Lai Của Nghiên Cứu Về Giấu Tin Mật Trong Ảnh
Tương lai của nghiên cứu về giấu tin mật trong ảnh tập trung vào việc phát triển các thuật toán giấu tin có tính bảo mật cao, khả năng chống lại các tấn công steganography, và khả năng thích ứng với các loại ảnh khác nhau. Ngoài ra, cần nghiên cứu các phương pháp phát hiện steganography hiệu quả để bảo vệ thông tin khỏi các hành vi xâm phạm.
