CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN Chương này trình bày một số khái niệm về giấu tin, mô hình tổng quát giấu tin và tách tin giấu trong dữ liệu đa phương tiện. Sau đó trình bày về cách phân loại giấu tin và khả năng ứng dụng của giấu tin trong thực tế. Tổng quan về giấu tin 1.1 Vài nét về lịch sử giấu tin Từ Steganography bắt nguồn từ Hi Lạp và được sử dụng cho tới ngày nay, nó có nghĩa là tài liệu được phủ (covered writing). Có nhiều câu chuyện lịch sử xoay quanh kỹ thuật giấu tin được lưu truyền.
Có lẽ những ghi chép sớm nhất về kỹ thuật giấu tin thuộc về sử gia Hy Lạp Herodotus. Khi bạo chúa Hi Lạp Histiaeus bị vua Darius bắt giữ ở Susa vào thế kỷ thứ năm trước Công Nguyên, ông ta đã gửi một thông báo bí mật cho con rể của mình là Aristagoras ở Miletus. Histiaeus đã cạo trọc đầu của một nô lệ tin cậy và xăm một thông báo trên da đầu của người nô lệ ấy. Khi tóc của người nô lệ đủ dài người nô lệ được gửi tới Miletus.
Một câu chuyện khác về thời Hi Lạp cổ đại cũng do Herodotus ghi lại. Demeratus, một người Hi Lạp, cần thông báo cho Sparta rằng Xerxes định xâm chiếm Hi Lạp. Để tránh bị phát hiện, anh ta đã bóc lớp sáp ra khỏi các viên thuốc và khắc thông báo lên bề mặt các viên thuốc này, sau đó bọc lại viên thuốc bằng một lớp sáp mới. Ý tưởng về che giấu thông tin đã có từ hàng nghàn năm về trước nhưng kỹ thuật này được dùng chủ yếu trong quân đội và trong các cơ quan tình báo.
Ngày nay, kỹ thuật giấu tin được nghiên cứu để phục vụ các mục đích như bảo vệ bản quyền, hay giấu tin mật về quân sự và kinh tế. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khái niệm cơ bản về giấu tin 1. Định nghĩa kỹ thuật giấu tin Giấu thông tin là kỹ thuật nhúng (embedding) [1][9]một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác.
Một trong những yêu cầu cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc. Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hóa thông tin và giấu thông tin là mã hóa làm cho các thông tin hiện rõ là nó được mã hóa hay không, còn giấu thông tin thì người ta khó biết được là có thông tin giấu bên trong. Lược đồ chung cho giấu tin Hình 1.1[4]: Biểu diễn quá trình giấu tin cơ bản. Phương tiện chứa bao gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như: text, audio, video, ảnh, … thông tin giấu là mục đích của người sử dụng.
Thông tin giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó như: ảnh, logo, đoạn văn bản, … tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng. Thông tin sẽ được giấu vào trong phương tiện chứa thông qua chương trình. Sau khi giấu tin ta thu được phương tiện chứa bản tin đã giấu và phân phối trên mạng. Sau khi nhận được đối tượng phương tiện có giấu tin, quá trình giải mã được thực hiện LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 thông qua chương trình giải mã tương ứng với chương trình mã hóa cùng với khóa của quá trình mã hóa.
Kết quả thu được gồm phương tiện chứa gốc và thông tin đã giấu. Bước tiếp theo thông tin giấu sẽ được xử lý kiểm định so sánh với thông tin giấu ban đầu. Mục đích của giấu tin. Có hai mục đích của giấu tin: - Trao đổi thông tin mật.
- Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính các đối tượng chứa dữ liệu giấu trong đó. Có thể thấy hai mục đích này hoàn toàn trái ngược nhau và dần phát triển thành hai lĩnh vực với những yêu cầu và tính chất khác nhau.2 - Kỹ thuật giấu tin Kỹ thuật giấu thông tin bí mật (Steganography): với mục đích đảm bảo 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 một cách vô hình trong một đối tượng khác sao cho người khác khó phát hiện được. Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh dấu (Watermarking): để bảo vệ bản quyền của đối tượng chứa thông tin, thường tập trung một số yêu cầu như đảm bảo tính bền vững.
Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thủy vân số. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phân loại kỹ thuật giấu tin cơ bản. Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần đây nên xu hướng phát triển chưa ổn định.
Nhiều phương pháp mới, theo nhiều khía cạnh khác nhau đang và chắc chắn sẽ được đề xuất, bởi vậy một định nghĩa chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chưa thể có được. Sơ đồ phân loại trên hình 1.3: Một cách phân loại các kỹ thuật giấu tin Sơ đồ phân loại này như một bức tranh khái quát về ứng dụng và kỹ thuật giấu thông tin. Dựa trên việc thống kê sắp xếp các công trình đã công bố trên một số tạp chí, cùng với thông tin về tên và tóm tắt nội dung của nhiều công trình đã công bố trên Internet, có thể chia lĩnh vực giấu tin ra làm hai hướng lớn, đó là watermarking và steganography. Kỹ thuật giấu tin mật (Steganography): Với mục đích tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho người khác khó phát hiện được một đối tượng có giấu tin bên trong hay không.
Hơn nữa, nếu phát hiện có tin giấu thì việc giải tin cũng khó thực hiện được. Đồng thời, các kỹ thuật giấu tin mật còn quan tâm lượng tin có thể được giấu, lượng thông tin dấu được càng nhiều càng tốt. Tuy nhiên lượng thông tin giấu càng lớn thì tính ẩn của thông tin giấu càng thấp. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Kỹ thuật thủy vân số (Watermarking): Dựa theo ảnh hưởng các tác động từ bên ngoài có thể chia watermark thành hai loại, một loại bền vững với các tác động sao chép trái phép, loại thứ hai lại cần tính chất hoàn toàn đối lập: dễ bị phá huỷ trước các tác động nói trên. Cũng có thể chia watermark theo đặc tính, một loại cần được che giấu để chỉ có một số người tiếp xúc với nó có thể thấy được thông tin, loại thứ hai đối lập, cần được mọi người nhìn thấy. So sánh giữa Steganography và Watermarking Steganography Watermaking Mục đích - Che giấu sự hiện hữu của - Thêm vào thông tin bản thông tin quyền - Thông tin cần giấu độc lập - Thông tin cần giấu gắn với với vỏ bọc vỏ bọc - Ứng dụng truyền dữ liệu - Ứng dụng cho sở hữu bản mật quyền Yêu cầu - Không phát hiện được thông tin giấu - Tiêu chuẩn bền vững - Dung lượng tin được giấu Tấn công - Phát hiện ra thông điệp - Watermaking bị phá vỡ thành công bí mật 1. Mô hình kỹ thuật giấu tin 1.
Các thành phần trong kỹ thuật giấu tin - Các phương tiện chứa tin: Để có thể che giấu thông tin an toàn và hiệu quả, ngoài việc phải có thuật toán giấu tin tốt, giao thức liên lạc đảm bảo, phương tiện chứa phù hợp cũng là yếu tố quan trọng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Phương tiện chứa trước khi giấu tin có thể là bất kỳ dạng dữ liệu nào mà máy tính có thể đọc được như file hình ảnh, âm thanh số, bản tin dạng text, … Nhưng phương tiện chứa phải có đủ lượng thông tin dư thừa tối thiểu, để có thể giấu thông tin, vì dữ liệu khi biến đổi để giấu tin, có thể bị phát hiện. Có hai yêu cầu đặt ra với phương tiện chứa: - Phương tiện chứa tin phải được giữ bí mật. - Không sử dụng phương tiện chứa tin đến lần thứ hai.
Yêu cầu thứ nhất để tránh kẻ tấn công có phương tiện chứa đó, thì việc giấu tin trở lên vô nghĩa. Yêu cầu thứ hai để tránh kể tấn công có thể so sánh hai phiên bản phương tiện chứa nó, để phát hiện những chỗ khác nhau, dẫn đến nghi ngờ về một liên lạc bí mật. Do đó phải hủy toàn bộ các phương tiện chứa đã được dùng tại phía người gửi, và phương tiện chứa sau khi đã tách lấy thông tin ở người nhận. Để tránh việc nghi ngờ của kẻ tấn công, phương tiện chứa trước khi giấu tin và sau khi giấu tin, phải đảm bảo giống nhau về mặt tri giác, sau đó mới đến các yêu cầu về thuộc tính thống kê, về chất lượng, … Có thể sử dụng nhiều loại phương tiện chứa khác nhau, nhưng vì lý do phổ biến và dễ thực hiện, ảnh luôn được coi là phương tiện chứa chủ yếu.
- Thông tin cần che giấu Thông điệp mà hai đối tác cần trao đổi, có thể là bất cứ loại dữ liệu nào. Với kỹ thuật hiện nay, có thể giấu nhiều loại dữ liệu trong phương tiện chứa. Do yêu cầu an toàn, kích thước của phương tiện chứa phải lớn hơn rất nhiều kích thước của thông điệp, nên thông điệp dạng text (có kích thước nhỏ) thường được dùng nhiều nhất. Tuy nhiên người ta có thể giấu cả ảnh, bản đồ với yêu cầu ở mức độ cần thiết, phương tiện chứa là ảnh hay bản đồ khác.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 - Khóa giấu tin Khóa giấu tin là thành phần quan trọng quyết định độ bảo mật của hệ thống giấu tin. Khóa giấu tin có thể phân loại theo hình thức phân phối và có hai hình thức: Phân phối khóa: Một trung tâm sản xuất, phân phối khóa tới các đối tác liên lạc theo một kênh an toàn. Cách làm này khá phức tạp vì đòi hỏi một kênh an toàn để chuyển khóa, khi các đối tác ở xa thì việc chuyển khóa là một vấn đề đáng quan tâm. Thỏa thuận khóa: Hai đối tác có thể trực tiếp thỏa thuận khóa với nhau hay thông qua một trung tâm.
Khóa được quy ước lấy từ cơ sở dữ liệu nào đó mà hai phía cùng sở hữu. Cách làm này tuy có một số yếu tố bất lợi, nhưng thực hiện đơn giản hơn so với trao đổi khóa. Trong giấu tin bí mật có thể dùng cả khóa bí mật và khóa công khai.Để đảm bảo bí mật liên lạc, khóa giấu tin cần đáp ứng được hai yêu cầu: Một là khóa giấu tin phải đảm bảo “tính tri giác”, tức là khóa phải góp phần thông tin giấu, để tránh bị đối phương phát hiện. Hai là khóa đồng thời phải đủ mạnh, để nếu đối phương có nghi ngờ và kiểm tra phương tiện chứa, cũng “khó” thể lấy được thông tin giấu trong đó.