Luận Văn Thạc Sĩ Về Kỹ Thuật Giấu Tin Thuận Nghịch Tại VNU UET

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu uet kỹ thuật giấu tin thuận nghịch, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực kỹ thuật.

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Giấu Tin
• Đề tài: Kỹ Thuật Giấu Tin Thuận Nghịch Trong Ảnh Số
• Loại tài liệu: Luận Văn

Mục lục chi tiết

• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN
• 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
• 1.1.1. Khái niệm về giấu tin
• 1.1.2. Lịch sử kỹ thuật giấu tin
• 1.1.3. Phân loại các kỹ thuật giấu tin
• 1.1.4. Mô hình kỹ thuật giấu tin
• 1.1.5. Các ứng dụng của kỹ thuật giấu tin
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG
• 1.2.1. Giấu tin trong văn bản
• 1.2.2. Giấu tin trong ảnh số
• 1.2.3. Giấu tin trong audio
• 1.2.4. Giấu tin trong video
• 1.3. ĐẶC TRƯNG CỦA KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ
• 1.3.1. Kỹ thuật giấu tin dựa vào đặc điểm hệ thống thị giác người
• 1.3.2. Giấu thông tin trong ảnh nhưng không thay đổi kích thước ảnh
• 1.3.3. Đảm bảo chất lượng ảnh sau khi giấu tin
• 1.3.4. Thông tin mật sẽ bị sai lệch nếu có biến đổi trên ảnh
• 1.4. THỦY VÂN SỐ TRÊN ẢNH
• 1.4.1. Sơ lược về thủy vân số
• 1.4.2. Các yêu cầu cơ bản của hệ thủy vân
• 1.4.3. Mô hình hệ thống thủy vân
• 1.4.4. Những tấn công trên hệ thủy vân
• 1.4.5. Đánh giá chất lượng ảnh trong thủy vân
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ
• 2.1. CÁC HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ
• 2.2. CẤU TRÚC ẢNH BITMAP
• 2.2.1. Định dạng tệp ảnh bitmap
• 2.3. KỸ THUẬT GIẤU TIN THEO KHỐI BIT
• 2.3.1. Bài toán giấu tin
• 2.3.2. Phân tích bài toán
• 2.4. KỸ THUẬT GIẤU TIN WU-LEE
• 2.4.1. Thuật toán giấu tin
• 2.4.2. Phân tích thuật toán
• 2.4.3. Thí dụ minh họa thuật toán Wu-Lee
• 2.4.4. Một số nhận xét về thuật toán Wu-Lee
• 2.5. KỸ THUẬT GIẤU TIN CHEN-PAN-TSENG
• 2.5.1. Thuật toán CPT
• 2.5.2. Chứng minh tính đúng đắn của thuật toán
• 2.5.3. Ví dụ minh họa thuật toán CPT
• 2.5.4. Phân tích thuật toán
• 2.6. KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH
• 2.6.1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH
• 2.6.2. KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH NSAS
• 2.6.3. KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH HKC
• 2.6.4. KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TYC
• 2.6.4.1. Bài toán giấu tin theo thuật toán TYC
• 2.6.4.2. Thuật toán giấu tin TYC
• 2.6.4.3. Thuật toán tách tin TYC
• 2.6.4.4. Ví dụ mô tả thuật toán TYC
• 2.6.4.5. Phân tích thuật toán giấu tin thuận nghịch TYC
• 2.7. CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH GIẤU TIN
• 2.7.1. CẤU HÌNH HỆ THỐNG
• 2.7.2. MỘT SỐ GIAO DIỆN CHÍNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH
• 2.7.3. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Giấu Tin Trong Ảnh Số

Kỹ thuật giấu tin trong ảnh số, hay còn gọi là giấu tin trong ảnh, là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong bảo mật thông tin. Kỹ thuật này cho phép nhúng thông tin vào trong ảnh mà không làm thay đổi đáng kể chất lượng của ảnh. Việc giấu tin này không chỉ giúp bảo vệ thông tin mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Các ứng dụng của kỹ thuật này rất đa dạng, từ bảo vệ bản quyền đến xác thực thông tin.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Giấu Tin Trong Ảnh

Giấu tin trong ảnh là quá trình nhúng thông tin vào trong ảnh mà không làm thay đổi đáng kể hình ảnh. Kỹ thuật này sử dụng các phương pháp như kỹ thuật steganography để đảm bảo thông tin được giấu kín và an toàn.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Kỹ Thuật Giấu Tin

Kỹ thuật giấu tin đã có từ lâu, nhưng chỉ gần đây mới nhận được sự quan tâm lớn từ các nhà nghiên cứu. Sự phát triển của công nghệ số đã thúc đẩy nghiên cứu về kỹ thuật giấu tin trong ảnh số, giúp bảo vệ thông tin trong môi trường mạng.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Kỹ Thuật Giấu Tin

Mặc dù kỹ thuật giấu tin trong ảnh số mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là đảm bảo rằng thông tin giấu không bị phát hiện bởi các công cụ phân tích. Ngoài ra, việc duy trì chất lượng ảnh sau khi giấu tin cũng là một thách thức lớn.

2.1. Thách Thức Về An Ninh Thông Tin

An ninh thông tin là một trong những thách thức lớn nhất trong kỹ thuật giấu tin. Các đối thủ có thể sử dụng các công cụ phân tích để phát hiện thông tin giấu, do đó cần có các phương pháp bảo vệ mạnh mẽ.

2.2. Đảm Bảo Chất Lượng Ảnh Sau Khi Giấu Tin

Một thách thức khác là đảm bảo rằng chất lượng của ảnh không bị ảnh hưởng sau khi giấu tin. Việc này đòi hỏi các kỹ thuật giấu tin phải được thiết kế sao cho thông tin giấu không làm thay đổi đáng kể hình ảnh.

III. Phương Pháp Giấu Tin Thuận Nghịch Trong Ảnh Số

Phương pháp giấu tin thuận nghịch cho phép khôi phục ảnh gốc sau khi thông tin đã được tách ra. Kỹ thuật này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu tính toàn vẹn của dữ liệu. Các phương pháp như thuật toán TYC và thuật toán Wu-Lee là những ví dụ điển hình.

3.1. Thuật Toán TYC Trong Giấu Tin

Thuật toán TYC là một trong những phương pháp giấu tin thuận nghịch hiệu quả. Nó cho phép nhúng thông tin vào ảnh mà không làm thay đổi đáng kể chất lượng ảnh, đồng thời có thể khôi phục ảnh gốc một cách chính xác.

3.2. Thuật Toán Wu Lee Và Ứng Dụng Của Nó

Thuật toán Wu-Lee cũng là một phương pháp giấu tin thuận nghịch nổi bật. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật thông tin, cho phép giấu tin mà không làm giảm chất lượng ảnh.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Giấu Tin Trong Ảnh

Kỹ thuật giấu tin trong ảnh có nhiều ứng dụng thực tiễn, từ bảo vệ bản quyền đến xác thực thông tin. Các ứng dụng này không chỉ giúp bảo vệ thông tin mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trong môi trường số.

4.1. Bảo Vệ Bản Quyền Tác Giả

Giấu tin trong ảnh giúp bảo vệ bản quyền tác giả bằng cách nhúng thông tin bản quyền vào trong ảnh. Điều này giúp ngăn chặn việc sao chép trái phép và bảo vệ quyền lợi của tác giả.

4.2. Xác Thực Thông Tin Trong Giao Dịch

Kỹ thuật giấu tin cũng được sử dụng để xác thực thông tin trong các giao dịch trực tuyến. Việc này giúp đảm bảo rằng thông tin không bị thay đổi trong quá trình truyền tải.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Kỹ Thuật Giấu Tin

Kỹ thuật giấu tin trong ảnh số sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong bảo mật thông tin. Với sự gia tăng của các mối đe dọa an ninh mạng, nhu cầu về các phương pháp giấu tin hiệu quả sẽ ngày càng cao. Nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật mới sẽ giúp nâng cao khả năng bảo vệ thông tin.

5.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Trong tương lai, nghiên cứu về kỹ thuật giấu tin sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới, hiệu quả hơn để bảo vệ thông tin trong môi trường số.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Bảo Mật Thông Tin

Bảo mật thông tin sẽ trở thành một yếu tố quan trọng trong mọi lĩnh vực, từ kinh doanh đến cá nhân. Kỹ thuật giấu tin sẽ đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ thông tin nhạy cảm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

2 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG . 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. 11 TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN . MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN . Khái niệm về giấu tin . Lịch sử kỹ thuật giấu tin. Phân loại các kỹ thuật giấu tin . Mô hình kỹ thuật giấu tin . Các ứng dụng của kỹ thuật giấu tin . TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN TRONG MỘT SỐ MÔI TRƢỜNG . Giấu tin trong văn bản . Giấu tin trong ảnh số . Giấu tin trong audio . Giấu tin trong video . ĐẶC TRƢNG CỦA KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ . Kỹ thuật giấu tin dựa vào đặc điểm hệ thống thị giác người . Giấu thông tin trong ảnh nhưng không thay đổi kích thước ảnh . Đảm bảo chất lượng ảnh sau khi giấu tin . Thông tin mật sẽ bị sai lệch nếu có biến đổi trên ảnh . THỦY VÂN SỐ TRÊN ẢNH . Sơ lược về thủy vân số . Các yêu cầu cơ bản của hệ thuỷ vân . Mô hình hệ thống thuỷ vân . Những tấn công trên hệ thuỷ vân . Đánh giá chất lượng ảnh trong thuỷ vân . 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 CHƢƠNG 2 . 29 MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ . CÁC HƢỚNG TIẾP CẬN CỦA GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ . CẤU TRÚC ẢNH BITMAP . Định dạng tệp ảnh bitmap . KỸ THUẬT GIẤU TIN THEO KHỐI BIT . Bài toán giấu tin . Phân tích bài toán . KỸ THUẬT GIẤU TIN WU-LEE . Thuật toán giấu tin . Phân tích thuật toán . Thí dụ minh họa thuật toán Wu-Lee . Một số nhận xét về thuật toán Wu-Lee . KỸ THUẬT GIẤU TIN CHEN-PAN-TSENG . Thuật toán CPT . Chứng minh tính đúng đắn của thuật toán . Ví dụ minh họa thuật toán CPT . Phân tích thuật toán . 57 KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH . TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH . KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH NSAS . KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH HKC. 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. KỸ THUẬT GIẤU TIN THUẬN NGHỊCH TYC . Bài toán giấu tin theo thuật toán TYC . Thuật toán giấu tin TYC. Thuật toán tách tin TYC . Ví dụ mô tả thuật toán TYC . Phân tích thuật toán giấu tin thuận nghịch TYC . 73 CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH GIẤU TIN . CẤU HÌNH HỆ THỐNG . MỘT SỐ GIAO DIỆN CHÍNH CỦA CHƢƠNG TRÌNH . HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƢƠNG TRÌNH . 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Ý nghĩa Định dạng tệp tin lưu trữ dữ liệu BMP Bitmap ảnh do Microsoft đề xuất Kỹ thuật giấu tin do ba tác giả CPT Y. Tseng đề xuất DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi Cosin rời rạc DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc Kỹ thuật giấu tin thuận J. nghịch do ba tác giả J. HKC Choi Hwang, J. Choi đề xuất Joint Photographic Experts Chuẩn nén ảnh của ủy bản JPEG Group JPEG quốc tế Kỹ thuật giấu tin thuận nghịch do bốn tác giả Zhicheng Ni, Yun-Qing Shi, NSAS Zhicheng Ni, Yun-Qing Shi, Nirwan Ansari, Wei Su Nirwan Ansari, Wei Su đề xuất Tỉ số tín hiệu cực đại trên PSNR Peak Signal to Noise Ratio nhiễu Kỹ thuật giấu tin thuận Wei-Liang Tai, Chia-Ming Yeh, nghịch do ba tác giả TYC Chin-Chen Chang Wei-Liang Tai, Chia-Ming Yeh, Chin-Chen Chang đề xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Ý nghĩa các trường trong vùng Bitmap Header. Ý nghĩa các trường trong vùng Bitmap Information . Cấu trúc và nội dung của color palette . 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Phân loại các kỹ thuật giấu tin . Lược đồ quá trình giấu tin . Lược đồ tách tin giấu. Phân loại các kỹ thuật thủy vân . Mô hình quá trình nhúng thủy vân . Mô hình quá trình tách và kiểm định thuỷ vân . Minh hoạ cấu trúc tệp ảnh bitmap . Mô tả toán tử  hai ma trận . Mô tả toán tử SUM trên ma trận . Minh hoạ thuật toán giấu tin của Wu-Lee . Ma trận F và ma trận K trước khi thay đổi . Minh hoạ giữa thay đổi ngẫu nhiên và thay đổi có định hướng . Mô tả toán tử  hai ma trận . Ví dụ về ma trận trong số . Minh hoạ thuật toán CPT trường hợp thay đổi 1 bit . Minh hoạ quá trình trích thông tin đã giấu . Thí dụ minh họa trường hợp thay đổi hai bit . Histogram tương ứng của một ảnh đa mức xám . Histogram các thành phần R, G, B của một ảnh màu . Histogram của ảnh gốc . Histogram của ảnh giấu tin . Histogram của ảnh gốc . Histogram của ảnh giấu tin . b – Thứ tự tuyến tính của các điểm trong ảnh nguồn . 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hình mô tả tính d .Mô tả dịch ảnh mang X ứng với di>P . Mô tả giấu tin mật tại điểm ứng với di=P . Mô tả quá trình phục hồi ảnh gốc . Mô tả quá trình tách tin và phục hồi ảnh gốc . Histogram của khối không thể giấu tin . Histogram của khối có thể giấu tin . Giao diện chương trình giấu tin áp dụng thuật toán CPT . Giao diện chương trình giấu tin áp dụng thuật toán TYC . Giao diện chương trình giấu tin . Giao diện chương trình sau khi giấu tin mật . Giao diện chương trình tách tin mật . Giao diện chương trình sau khi phục hồi ảnh gốc . Giao diện tải ảnh để giấu tin . Giao diện giấu tin. Giao diện tải ảnh để giấu tin . Giao diện tách tin giấu . Giao diện tải ảnh để giấu tin . Giao diện giấu tin mật . Giao diện lưu ảnh đã giấu tin . Giao diện tách tin mật đã giấu . Giao diện tải ảnh để tách tin mật đã giấu trong ảnh . Giao diện tin mật được tách khỏi ảnh . Giao diện lưu ảnh và phục hồi ảnh gốc . 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành khoa học công nghệ thông tin, Internet đã trở thành một nhu cầu, phương tiện không thể thiếu đối với mọi người. Tuy nhiên, với lượng thông tin được truyền qua mạng nhiều thì nguy cơ dữ liệu bị truy cập trái phép, ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin … cũng tăng theo, đòi hỏi phải tìm ra các giải pháp mới, hữu hiệu đảm bảo cho sự an toàn và bảo mật thông tin. Các công nghệ và giải pháp để bảo vệ thông tin đã và đang được nghiên cứu, phát triển phù hợp với dạng lưu trữ của thông tin và cách thức truyền tin. Giải pháp bảo mật thông tin hiện đang được sử dụng phổ biến nhất là các hệ mật mã. Với giải pháp này, thông tin ban đầu (bản rõ) sẽ được mã hóa thành bản mật mã (bản mật) thường mang những giá trị “vô nghĩa”. Chính điều này làm cho đối phương nghi ngờ và tìm cách thám mã, tấn công. Một hướng tiếp cận khác là đem giấu thông tin quan trọng vào trong một đối tượng “mang”, sao cho người ngoài khó có thể nhận biết được việc giấu này. Lĩnh vực nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trong nhiều dạng dữ liệu môi trường khác nhau, như trong cơ sở dữ liệu, văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, các đối tượng hình học. đã đạt được những thành tựu, ứng dụng thực tiễn quan trọng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 Mục đích của luận văn Giấu thông tin (sau đây gọi tắt là giấu tin) là một lĩnh vực đang được quan tâm nghiên cứu và có nhiều ứng dụng quan trọng. Nội dung luận văn tập trung vào việc tìm hiểu phương pháp luận, cơ sở toán học, xây dựng mô hình toán học cho bài toán giấu tin. Tìm hiểu kỹ thuật giấu tin trong ảnh số, kỹ thuật giấu tin thuận nghịch. Những đóng góp của luận văn - Luận văn trình bày một nội dung tổng quát và đầy đủ về hệ thống giấu tin. - Trình bày kỹ thuật giấu tin thuận nghịch (Reversible Data Hiding) trên ảnh số. Kỹ thuật này có khả năng khôi phục chính xác ảnh môi trường (Host data) sau khi tách thông tin giấu - là một yêu cầu quan trọng trong những ứng dụng của lĩnh vực quân sự, y tế. - Xây dựng phần mềm giấu tin trong ảnh số. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 11 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Khái niệm về giấu tin Giấu tin được hiểu là nhúng mẩu tin vào một vật mang tin khác, sao cho mắt thường khó phát hiện ra mẩu tin mật đó, mặt khác khó nhận biết được vật mang tin đã được giấu một tin mật [3]. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm mục đích đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin theo hai khía cạnh: Một là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, hai là bảo vệ cho chính đối tượng được giấu tin ở trong dữ liệu mang (host data). Hai mục đích khác nhau dẫn đến hai kỹ thuật chủ yếu của giấu tin. Hướng thứ nhất là giấu tin mật (steganogaphy), nhằm tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho người khác khó phát hiện được đối tượng có chứa thông tin mật bên trong. Hướng thứ hai là thuỷ vân số (watermarking), hướng thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn hơn nên được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn và thực tế có nhiều kỹ thuật đã được đề xuất [4]. Lịch sử kỹ thuật giấu tin Lịch sử loài người đã cho thấy, con người luôn có nhu cầu trao đổi, truyền những thông điệp, hình ảnh (Information) từ nơi này đến nơi khác một cách an toàn và bảo mật. Một cách khá tự nhiên được con người nghĩ đến, để đảm bảo tính “mật” của thông điệp trong quá trình truyền tải là giấu (ẩn) nội dung thông điệp đó vào một vật mang. Trong lịch sử, có nhiều câu truyện về “giấu tin” phục vụ mục đích quân sự: Giấu tin bằng cách dùng “mực không mầu” để viết tin mật. Để xem tin mật, người nhận dùng thủ thuật cho hiện mầu. Người ta “khắc” bản đồ kho báu lên đầu các thuỷ thủ, để tóc mọc che kín đi. Quân Hy lạp đã thông báo cho nhau về âm mưu của kẻ địch, bằng cách “khắc tin” dưới lớp sáp của viên thuốc. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 12 Trung hoa thời trung cổ, người ta ghi các hình tượng vào các vị trí nhất định trong một bức thư rồi gửi nó đi. Một ghi chép khác về kỹ thuật giấu thuộc về sử gia Hy-Lạp Herodotus.