PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự phát triển của Internet đã mang lại nhiều biến đổi không ngừng trong xã hội và mọi lĩnh vực, dƣờng nhƣ nó là một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại của con ngƣời. Là nơi truyền tải lƣợng thông tin khồng lồ về kiến thức văn hóa, xã hội, giáo dục, an ninh nên Internet không thể tránh khỏi việc gây ra những khó khăn trong kiểm soát tất cả thông tin dữ liệu đƣợc truyền tải. Mức độ lan truyền của thông tin trên internet ngày càng nhiều, ngày càng dày đặc, điều này cũng là một bất cập lớn khi nguy cơ sử dụng trái phép, ăn cắp và sao chép thông tin mật ngày càng tăng mạnh.
Hằng năm, khối lƣợng thông tin dữ liệu mật bị đánh cắp và sử dụng trái phép từ những kẽ hở trong hệ thống đã trở thành nổi ám ảnh của hàng triệu ngƣời dùng trên thế giới. Để bảo vệ thông tin mật của mình những cá nhân hoặc tổ chức đã ẩn giấu những thông tin ấy vào các nguồn đa phƣơng tiện. Từ đó mà xu hƣớng giấu thông tin mật trong ảnh phát triển rồi dần dần lan rộng. Do tính ƣu việt của các kỹ thuật giấu tin là “vô hình”, nên nó trở thành công cụ hữu ích cho một số tổ chức trao đổi thông tin quan trọng trong môi trƣờng truyền thông công cộng.
Có ý kiến cho rằng mạng lƣới khủng bố Al-Qaida đã sử dụng hình thức liên lạc này để giao tiếp trong kế hoạch tấn công nƣớc Mỹ ngày 11 tháng 9 năm 2001. Chúng đã nhúng các thông điệp vào hình ảnh rồi đặt trên các bản tin hoặc trang web công khai. Các tên khủng bố chỉ việc lấy hình ảnh về và trích các thông điệp ẩn bên trong. Và nhƣ vậy chúng đã có một kênh thông tin liên lạc “an toàn, hiệu quả” mà không gây bất kỳ sự nghi ngờ nào.
Rõ ràng việc sử dụng các kỹ thuật để giấu tin không phải là bất hợp pháp song cũng có những trƣờng hợp lợi dụng kỹ thuật giấu tin để thực hiện những hành vi bất hợp pháp nhƣ: Tuyên truyền những sản phẩm văn hóa không lành mạnh, truyền những thông tin kế hoạch khủng bố, lúc đó hậu quả của nó thật nghiêm trọng. Một điều thực sự cần thiết của việc giấu tin nữa là khi giấu thì làm sao biết rằng thông tin mật đã đƣợc giấu ? Việc khai phá lại những thông tin ẩn trong các nguồn đa phƣơng tiện cũng là một lợi ích thiết thực để bảo vệ bản quyền. Khi thông tin đƣợc lan truyền trên mạng, làm sao để xác định đúng bản quyền đó là của cá nhân mình, tổ chức -2- mình trong khi phân loại và kiểm soát thông tin dữ liệu ảnh trong môi trƣờng truyền thông đang là bài toán cấp thiết đối với một số ban ngành, đặc biệt là lĩnh vực an ninh chính trị. Mặt khác, việc nghiên cứu khả năng phát hiện thông tin ẩn cũng sẽ làm tăng mức độ an toàn cho kỹ thuật giấu tin, đặc biệt là kỹ thuật giấu tin mật.
Từ thực tế thấy đƣợc những khó khăn đó bài luận văn này đã trình bày một phƣơng pháp phát hiện những thông tin mật đƣợc ẩn giấu trong ảnh. Lợi ích lớn nhất mà chƣơng trình có thể đem lại chính là những hiểu biết về thông tin mật đƣợc ẩn giấu trong ảnh. Giải quyết những khúc mắc làm sao biết một ảnh đã đƣợc giấu tin mật. Đồng thời, luận văn cũng đem lại những kiến thức về bảo mật hệ thống, ngăn chặn những lỗi không cần thiết trong hệ thống, tránh đƣợc khả năng bị lợi dụng vào những âm mƣu.
Lịch sử nghiên cứu 2. Trên thế giới Phát hiện ảnh có giấu tin đã có một khoảng thời gian đƣợc nghiên cứu khá lâu trong lịch sử. Một nhóm tác giả Pfitzmann và Westfeld đã giới thiệu kỹ thuật phát hiện trong bài báo [7] nội dung bài báo này chủ yếu giới thiệu một kỹ thuật phát hiện dựa trên hệ thống phân tích các cặp giá trị (PoV – Pairs of Values) đƣợc trao đổi trong thông điệp nhúng. Phƣơng pháp này cung cấp kết quả đáng tin cậy cho kỹ thuật giấu tin dựa trên sự thay thế tuần tự các bit ít quan trọng nhất.
Tuy nhiên, đối với thông điệp dài so với số điểm ảnh trong ảnh, phƣơng pháp này chỉ có thể phát hiện một cách bất kỳ các thông điệp rời rạc. Cũng là một phƣơng pháp phát hiện ảnh giấu tin nhằm vào kỹ thuật giấu tin mật trên LSB đã đƣợc một nhóm tác giả khác là J. Du giới thiệu trong bài báo[5] nội dung bài báo này nói về phƣơng pháp phân tích đối ngẫu (RS-Regular Singular) là một kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin hiệu quả bằng cách kiểm tra khả năng giảm chất lƣợng trong các bit ít quan trọng nhất. Kỹ thuật này phát hiện ra chiều dài thông điệp bằng cách xem xét dung lƣợng không đổi trong mặt phẳng LSB và mặt phẳng LSB dịch chuyển.
Kỹ thuật phân tích RS đáng tin cậy để phát hiện các LSB không liên tục đƣợc ẩn trong ảnh kỹ thuật số. Ngoài ra còn có các thuật toán phân tích tin mật mù phân tích linh hoạt hơn vì chúng có thể nhanh chóng đƣợc điều chỉnh thành những phƣơng pháp phân tích tin mật hoàn toàn mới. Nhƣng những phƣơng pháp này cũng có hạn chế là các thuật toán này không cho ta biết số lƣợng thông điệp mật. Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu một kỹ thuật phân tích tin mật mới dựa trên dịch chuyển histogram.
Kỹ thuật này đƣợc giới thiệu bởi hai tác giả TaoZhang và Xijian Ping trong bài báo [6] có tên “Reliable detection of LSB steganography based on the difference image histogram”, có nghĩa là “Phƣơng pháp hiệu quả để phát hiện tin mật LSB dựa trên dịch chuyển histogram”. Kỹ thuật này ứng dụng cho kỹ thuật giấu tin mật LSB. Thuật toán sẽ tìm ra đƣợc tin mật đƣợc giấu bằng cách dùng các thay thế LSB tuần tự hay bất kỳ, đồng thời ƣớc lƣợng số thông điệp một cách chính xác. Tại Việt Nam Kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin đã đƣợc tiến sĩ Hồ Thị Hƣơng Thơm nghiên cứu.
Cô tìm hiểu rất nhiều phƣơng pháp phát hiện giấu tin trong ảnh khác nhau. Cô cũng đã đƣa ra nhiều ƣu điểm và khuyết điểm của mỗi kỹ thuật và tính thực tiễn của kỹ thuật khi đƣợc ứng dụng trong cuộc sống mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Một bài báo nghiên cứu về kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin của cô nhƣ: [3] tựa đề bài báo là “Phát hiện ảnh giấu tin sử dụng kỹ thuật giấu thuận nghịch dựa trên dịch chuyển histogram”. Bài báo nói về năm 2007, Hwang và các đồng nghiệp đề xuất kỹ thuật giấu thuận nghịch (HKC) cải tiến phƣơng pháp giấu của Ni (NSAS) dựa trên dịch chuyển histogram của ảnh.
Kỹ thuật giấu này tạo ra một sự phân bố không bình thƣờng trên histogram của ảnh sau khi thông điệp đƣợc giấu. Kuo và các đồng nghiệp của ông đã nêu ra vấn đề không an toàn của kỹ thuật này và đề xuất kỹ thuật phát hiện tƣơng ứng. Nhƣng kỹ thuật họ đề xuất chỉ có thể phát hiện khi ảnh đƣợc giấu với lƣợng thông điệp giấu lớn 100% khả năng của kỹ thuật HKC, trong một số trƣờng hợp khác nó không thể phát hiện. Vì vậy nhóm nghiên cứu của cô đã đƣa ra một số cải tiến phù hợp để có thể phát hiện cho các trƣờng hợp giấu với lƣợng thông điệp giấu khác nhau sử dụng kỹ thuật giấu HKC.
Những nghiên cứu này đã đƣợc áp dụng vào việc phân loại và kiểm soát thông tin dữ liệu ảnh trong môi trƣờng truyền thông công cộng. Nhóm tác giả Nguyễn Hạnh Phúc, Nguyễn Văn Thủy, Nguyễn Thế Cƣờng cũng giới thiệu một bài báo [1] tựa đề bài báo là “Một số vấn đề trong phát hiện ảnh có giấu tin”. Nội dung bài báo cho ngƣời đọc hiểu thêm về khái niệm phát hiện thông tin đƣợc ẩn giấu trên các nguồn đa phƣơng tiện, cách thức phát hiện dựa vào những yếu tố cần thiết nào và các phƣơng pháp để phát hiện. Đồng thời trong bài báo, những tác giả này cũng giới thiệu đến bạn đọc một kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin của những thông điệp đƣợc ẩn giấu trong những cặp điểm ảnh thuộc miền Reversible Contrast Mapping (RCM), và cung cấp khả năng phục hồi lại ảnh một cách hoàn hảo.
Ý tƣởng của kỹ thuật phát hiện này dựa vào xác suất xuất hiện của các bit ít ảnh hƣởng nhất (bit LSB). Mục tiêu Phát hiện ảnh có giấu tin nỗ lực chống lại mục tiêu lớn nhất của giấu tin trong ảnh, tức là làm cho thông tin bí mật trong ảnh phải lộ diện và ƣớc tính lƣợng thông điệp đƣợc nhúng trong các nguồn đa phƣơng tiện. Trong luận văn đề cập đến bài toán "Nghiên cứu khả năng phát hiện ảnh giấu tin". Mục tiêu của bài toán là phát hiện "Có tồn tại tin giấu trong ảnh hay không ? ".
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu chủ yếu của đề tài này là một ảnh bất kỳ bị nghi ngờ là có giấu thông tin bí mật mà ta thu thập đƣợc từ một cá nhân hoặc tổ chức nào đó, hay một ảnh bất kỳ tải về từ internet, ảnh do chính chúng ta giấu tin. Phạm vi nghiên cứu của đề tài dùng cho ảnh Bitmap (BMP) và ảnh Portable Network Graphic (PNG), độ phân giải trong khoảng 512x512, 800x600, 1024x1024, 256x256. Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu về những kỹ thuật giấu tin trong ảnh bằng nhiều cách khác nhau nhƣ: giấu trên các bit ít ảnh hƣởng nhất, giấu trên miền dữ liệu của ảnh. Nhóm chọn ra một cách giấu phù hợp là kỹ thuật giấu tin trên các bit ít ảnh hƣởng nhất và tìm hiểu cách thức giấu tin trên các bit ít ảnh hƣởng nhất.
Tìm hiểu tổng quan về phát hiện ảnh có giấu tin và các kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin trên các bit ít ảnh hƣởng nhất. Có rất nhiều kỹ thuật phát hiện ảnh có giấu tin trên các bit ít ảnh hƣởng nhất nhƣng nhóm chọn ra một kỹ thuật phù hợp với khả năng nhất. Sau đó nhóm chọn ngôn ngữ để lập trình là ngôn ngữ MatLab. Nhóm tìm đọc những tài liệu về MatLab.
Những đóng góp mới của đề tài. Những vấn đề chƣa làm đƣợc 6. Những đóng góp mới của đề tài - Chƣơng trình có khả năng phát hiện những thông tin đƣợc ẩn giấu trong ảnh là một tệp tin txt và bức ảnh. Phát hiện trên hai định dạng ảnh là BMP, PNG có độ phân giải trong khoảng 512x512, 800x600, 1024x1024, 256x256.
- Khả năng phát hiện đúng của chƣơng trình là 70%.