Nghiên Cứu Phối Hợp Nén, Mã Hóa và Giấu Tin cho An Toàn Thông Tin Đa Phương Tiện

Luận văn thạc sĩ môi trường phân tích nghiên cứu phối hợp các phương pháp nén thông tin mã hóa thông tin giấu thông tin để đảm bảo an, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Lê Mạnh Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Văn Hƣơng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ Thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Phối Hợp Các Phƣơng Pháp Nén Thông Tin, Mã Hoá Thông Tin, Giấu Thông Tin Để Xây Dựng Ứng Dụng Giấu Tin Trong Môi Trƣờng Đa Phƣơng Tiện
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NÉN, MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN MẬT
• 1.1. Tổng quan về nén thông tin
• 1.1.1. Nhận thức chung
• 1.1.2. Một số khái niệm cơ bản
• 2. MÔI TRƢỜNG ĐA PHƢƠNG TIỆN VÀ KHẢ NĂNG GIẤU TIN
• 3. PHỐI HỢP CÁC PHƢƠNG PHÁP NÉN, MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN ĐỂ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG LIÊN LẠC BÍ MẬT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nén Mã Hóa Giấu Tin An Toàn Dữ Liệu 55 ký tự

Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã mang lại những thay đổi sâu sắc cho xã hội. Bên cạnh những thuận lợi, an toàn thông tin trở thành một vấn đề cấp thiết. Các vấn nạn như ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập trái phép đòi hỏi các giải pháp hữu hiệu. Mật mã học là một giải pháp được ứng dụng rộng rãi. Các hệ mật mã đã được phát triển nhanh chóng và được sử dụng rất phổ biến. Sử dụng các hệ này, thông tin ban đầu sẽ được mã hóa thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đó sẽ được lấy lại thông qua việc giải mã nhờ khóa của hệ mã. Đã có rất nhiều những hệ mã phức tạp được sử dụng, bao gồm các hệ mã hóa khóa đối xứng như DES, 3-DES, AES, hệ mã hóa khóa công khai như RSA. Phương pháp mật mã hóa đã được chứng minh là rất hiệu quả và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Một phương pháp khác đang được nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới đó là phương pháp giấu tin mật. Trong khi phương pháp mã hóa nhằm bảo vệ nội dung của thông tin thì phương pháp giấu tin mật lại che giấu sự có mặt của thông tin bằng cách giấu thông tin này vào thông tin khác. Đây là phương pháp mới và phức tạp, được xem như một công nghệ chìa khóa cho vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thông tin và kiểm soát truy cập…ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin. Nhiều kỹ thuật giấu tin mật đã được nghiên cứu và ứng dụng trên nhiều định dạng đa phương tiện khác nhau như âm thanh số, ảnh số và video số. Có thể nói, phương pháp mã hóa và phương pháp giấu tin mật đều có những ưu, nhược điểm nhất định. Trên thực tế, người ta đã áp dụng cả hai phương pháp này để giúp cho việc đảm bảo an toàn thông tin khi trao đổi. Để tăng dung lượng thông tin được trao đổi, người ta cũng thường kết hợp thêm các kỹ thuật nén thông tin. Luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu một số nội dung cơ bản của các kỹ thuật nén thông tin, mã hóa thông tin, giấu tin mật trong dữ liệu đa phương tiện, trên cơ sở đó nghiên cứu phối hợp các phương pháp này để xây dựng ứng dụng giúp cho việc đảm bảo an toàn khi trao đổi thông tin trên mạng máy tính, đáp ứng nhu cầu liên lạc bí mật ngày càng tăng hiện nay, đặc biệt là cho lĩnh vực quân sự, an ninh quốc phòng. Ngoài ra, nhằm tăng tính thực tế cho ứng dụng, chúng tôi cũng đưa ra ý tưởng sử dụng cơ sở dữ liệu vật mang nhằm chọn vật mang ―phù hợp nhất‖ cho việc chứa thông tin mật cần giấu.

1.1. Giới Thiệu Các Phương Pháp Nén Dữ Liệu Phổ Biến

Nén dữ liệu là quá trình làm giảm lượng thông tin “dư thừa” trong dữ liệu gốc và do vậy lượng thông tin thu được sau nén thường nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều. Nén dữ liệu phổ biến vì hai lý do: do nhu cầu lưu trữ dữ liệu và do yêu cầu truyền dữ liệu. Quá trình nén và quá trình giải nén thông tin bao gồm nén dữ liệu hay data compression, mã hoá nguồn – source coding hay giảm độ dư thừa. Tuy nhiên, chưa có phương pháp nén nào được coi là phương pháp vạn năng vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố và bản chất của dữ liệu gốc. Các thông số quan trọng của nén bao gồm tỷ lệ nén, nhân tố nén, hiệu suất nén. Các nguyên tắc, kỹ thuật và giải thuật để nén các loại dữ liệu khác nhau được phát triển bởi nhiều người, và đều dựa trên các khái niệm về thống kê, biến đổi Fourier và các dạng biến đổi khác. Có nhiều phương pháp nén dữ liệu. Chúng dựa trên các ý tưởng khác nhau để phù hợp với các loại dữ liệu khác nhau và tạo ra các kết quả khác nhau, nhưng tất cả đều dựa trên cùng một nguyên tắc là nén dữ liệu bằng cách loại bỏ dư thừa từ dữ liệu gốc trong file nguồn. Các dữ liệu không ngẫu nhiên đều có một cấu trúc nhất định và cấu trúc này có thể được khai thác để thu được biểu diễn nhỏ hơn của dữ liệu, một biểu diễn trong đó không có cấu trúc có thể nhận thức được. Ví dụ, trong văn bản tiếng Anh, ký tự E xuất hiện thường xuyên trong khi ký tự Z lại rất ít khi xuất hiện. Đây gọi là loại dư thừa bảng chữ cái. Để thực hiện nén, người ta thực hiện gán các mã kích thước thay đổi cho các chữ cái, với E nhận mã ngắn nhất và Z nhận mã dài nhất. Một loại dư thừa khác là dư thừa theo ngữ cảnh, ví dụ như chữ cái Q hầu như luôn được theo sau bởi chữ cái U.

1.2. Tìm Hiểu Về Các Thuật Toán Mã Hóa Thông Tin

Mật mã học nghiên cứu các kỹ thuật toán học nhằm cung cấp các dịch vụ bảo vệ thông tin. Đây là ngành khoa học quan trọng, có nhiều ứng dụng trong đời sống xã hội. Khoa học mật mã đã ra đời từ hàng nghìn năm. Tuy nhiên, trong suốt nhiều thế kỷ, các kết quả của lĩnh vực này hầu như không được ứng dụng trong các lĩnh vực dân sự thông thường của đời sống xã hội mà chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự, chính trị, ngoại giao. Với sự phát triển ngày càng nhanh chóng của Internet và các ứng dụng giao dịch điện tử trên mạng, nhu cầu bảo vệ thông tin trong các hệ thống và ứng dụng tin học ngày càng được quan tâm và có ý nghĩa hết sức quan trọng. Các kết quả của khoa học mật mã ngày càng được triển khai trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội, trong đó phải kể đến rất nhiều những ứng dụng trong lĩnh vực dân sự, thương mại. Các ứng dụng mã hóa thông tin cá nhân, trao đổi thông tin kinh doanh, thực hiện các giao dịch điện tử qua mạng. đã trở nên gần gũi và quen thuộc với mọi người. Cùng với đó, các nghiên cứu và ứng dụng của mật mã học ngày càng trở nên đa dạng hơn, mở ra nhiều hướng nghiên cứu chuyên sâu vào từng lĩnh vực ứng dụng cụ thể với những đặc trưng riêng. Ứng dụng của khoa học mật mã không chỉ đơn thuần là mã hóa và giải mã thông tin mà còn bao gồm nhiều vấn đề khác nhau cần được nghiên cứu và giải quyết, ví dụ như chứng thực nguồn gốc nội dung thông tin (kỹ thuật chữ ký điện tử), chứng nhận tính xác thực về người sở hữu mã khóa (chứng nhận khóa công khai), các quy trình giúp trao đổi thông tin và thực hiện giao dịch điện tử an toàn trên mạng.

1.3. Tìm Hiểu Kỹ Thuật Giấu Tin Mật Trong Đa Phương Tiện

Giấu tin là nghệ thuật nhúng mẩu tin mật vào một vật mang tin khác. Giấu tin và mật mã có thể coi nghệ thuật viết mật là một nhánh của ngành mật mã với mục tiêu là che giấu các thông tin mật. Giấu tin và mật mã tuy cùng có một mục đích là không để đối phương phát hiện ra tin cần giấu nhưng chúng có một số đặc điểm khác biệt sau: Mật mã là giấu đi ý nghĩa của thông tin. Giấu tin là giấu đi sự hiện diện của thông tin. Về bản chất, giấu tin gần với nén dữ liệu hơn. Trong lĩnh vực bảo mật, giấu tin được phân nhánh bao gồm thủy ấn (Water marking), Fingerprinting (nhận dạng vân tay, điểm chỉ), giấu tin mật (hay còn gọi là viết phủ). Các thành phần chính của một hệ giấu tin mật gồm có: Mẩu tin mật, Môi trường sẽ chứa tin mật, Khoá K, Môi trường đã chứa tin mật. Để đánh giá chất lượng của một phương pháp giấu tin mật, người ta thường dựa vào các tiêu chí sau: Đảm bảo tính vô hình, Khả năng chống giả mạo, Dung lượng nhúng, Tính bền vững, Độ phức tạp tính toán. Các ứng dụng của giấu tin mật bao gồm liên lạc bí mật, bảo vệ bản quyền, gán nhãn.

II. Vấn Đề An Toàn Dữ Liệu Đa Phương Tiện Hiện Nay 55 ký tự

Trong các lĩnh vực của công nghệ thông tin – viễn thông hiện nay, việc truyền tải thông tin đã là một công việc xảy ra thường xuyên. Tuy nhiên lượng thông tin được truyền tải đi thường rất lớn, điều này gây khó khăn cho công việc truyền tải vì nó làm tốn tài nguyên mạng, tiêu phí khả năng của hệ thống…Để giải quyết được những vấn đề đó, các phương pháp nén đã ra đời và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Thông thường, hầu hết các tập tin trong máy tính có rất nhiều thông tin dư thừa, việc thực hiện nén tập tin thực chất là mã hoá lại các tập tin để loại bỏ các thông tin dư thừa. Nhìn chung không thể có phương phát nén tổng quát nào cho kết quả tốt đối với tất cả các loại tập tin. Kỹ thuật nén tập tin thường được áp dụng cho các tập tin văn bản (trong đó có một số kí tự nào đó có xác suất xuất hiện nhiều hơn các kí tự khác), các tập tin ảnh bitmap (mà có thể có những mảng lớn đồng nhất), các tập tin dùng để biểu diễn âm thanh dưới dạng số hoá và các tín hiệu tương tự (analog signal) khác (các tín hiệu này có thể có các mẫu được lặp lại nhiều lần). Ðối với các tập tin nhị phân như tập tin chương trình thì sau khi nén cũng không tiết kiệm được nhiều. Ngoài ra, trong một số trường hợp để nâng cao hệ số nén người ta có thể bỏ bớt một số thông tin của tập tin (ví dụ như kỹ thật nén ảnh JPEG). Trong kỹ thuật truyền tin nối tiếp, do các bit dữ liệu được truyền đi nối tiếp, lại bị giới hạn về dải thông của kênh truyền và giới hạn về các chuẩn ghép nối.nên tốc độ truyền tin tương đối chậm. Ðể tăng tốc độ truyền ta có thể dùng nhiều phương pháp như sử dụng kỹ thuật điều chế pha nhiều mức, điều chế QAM, TCM. Nén dữ liệu trước khi truyền đi cũng là một trong các phương pháp nhằm tăng tốc độ truyền dữ liệu.

2.1. Các Nguy Cơ Mất An Toàn Thông Tin Trong Mạng Máy Tính

Thông tin trên mạng máy tính dễ bị tấn công và đánh cắp. Mật khẩu yếu, lỗ hổng phần mềm, và các cuộc tấn công phishing có thể dẫn đến việc truy cập trái phép vào dữ liệu nhạy cảm. Ngoài ra, việc sử dụng các giao thức không an toàn và mạng không được bảo vệ cũng có thể tạo điều kiện cho việc chặn và giải mã thông tin truyền qua mạng. Việc sử dụng các biện pháp bảo mật mạnh mẽ như mã hóa, xác thực hai yếu tố và tường lửa là rất quan trọng để bảo vệ thông tin trên mạng máy tính.

2.2. Thách Thức Bảo Vệ Bản Quyền Nội Dung Đa Phương Tiện

Bảo vệ bản quyền nội dung đa phương tiện trở nên khó khăn hơn do sự dễ dàng sao chép và phân phối trái phép trên internet. Các phương pháp như watermark kỹ thuật số và DRM (Quản lý quyền kỹ thuật số) được sử dụng để bảo vệ bản quyền, nhưng chúng không hoàn toàn hiệu quả và thường có thể bị vượt qua. Ngoài ra, việc thực thi bản quyền trên internet là một thách thức lớn do tính toàn cầu của mạng và khó khăn trong việc xác định và truy tố những người vi phạm bản quyền. Cần có sự kết hợp giữa công nghệ, luật pháp và hợp tác quốc tế để bảo vệ bản quyền nội dung đa phương tiện một cách hiệu quả.

III. Giải Pháp Phối Hợp Nén Mã Hóa Giấu Tin Hiệu Quả 58 ký tự

Hiện nay người ta phối hợp đồng thời nhiều giải pháp để truyền tin mật trên mạng công khai. Đầu tiên tin mật được nén lại, sau đó được mã hoá, cuối cùng giấu bản mã vào môi trường nào đó. Về bản chất, kỹ thuật nén thông tin và giấu tin mật giống nhau hơn. Việc kết hợp các phương pháp này sẽ giúp tăng cường an ninh, bảo mật, trao đổi thông tin. Chương tiếp theo sẽ giới thiệu một số kiểu dữ liệu đa phương tiện phổ biến, bao gồm âm thanh số, ảnh số và video số, và khả năng giấu tin mật áp dụng trên các định dạng này.

3.1. Hướng Dẫn Kết Hợp Các Kỹ Thuật Nén Thông Tin

Việc kết hợp các kỹ thuật nén thông tin có thể giúp đạt được hiệu quả nén tốt hơn so với việc sử dụng một kỹ thuật duy nhất. Ví dụ, bạn có thể sử dụng thuật toán Huffman để nén dữ liệu văn bản, sau đó sử dụng thuật toán LZW để nén tiếp dữ liệu đã nén. Tuy nhiên, việc kết hợp các kỹ thuật nén cần phải được thực hiện một cách cẩn thận để tránh làm giảm hiệu quả nén hoặc làm tăng độ phức tạp của quá trình nén và giải nén. Việc lựa chọn các kỹ thuật nén phù hợp và thứ tự áp dụng chúng phụ thuộc vào đặc tính của dữ liệu cần nén.

3.2. Phương Pháp Mã Hóa Thông Tin Để Tăng Cường An Ninh

Để tăng cường an ninh, bạn có thể sử dụng các thuật toán mã hóa mạnh mẽ như AES hoặc RSA để mã hóa dữ liệu trước khi lưu trữ hoặc truyền tải. Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng các kỹ thuật mã hóa khác như mã hóa khóa công khai hoặc mã hóa khóa đối xứng để bảo vệ dữ liệu. Việc lựa chọn thuật toán mã hóa phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu bảo mật và hiệu suất của ứng dụng. Ngoài ra, việc quản lý khóa mã hóa một cách an toàn cũng rất quan trọng để đảm bảo an ninh của dữ liệu.

3.3. Ứng Dụng Giấu Tin Mật Để Che Giấu Dữ Liệu Quan Trọng

Giấu tin mật (Steganography) là một kỹ thuật che giấu thông tin bằng cách nhúng nó vào một phương tiện khác, chẳng hạn như hình ảnh, âm thanh hoặc video. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để che giấu dữ liệu quan trọng hoặc để truyền thông tin bí mật mà không gây sự chú ý. Tuy nhiên, việc sử dụng giấu tin mật cần phải được thực hiện một cách cẩn thận để tránh bị phát hiện hoặc bị sử dụng cho mục đích bất hợp pháp.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Xây Dựng Ứng Dụng Liên Lạc Bí Mật 60 ký tự

Để tăng tính thực tế cho ứng dụng, chúng tôi cũng đưa ra ý tưởng sử dụng cơ sở dữ liệu vật mang nhằm chọn vật mang ―phù hợp nhất‖ cho việc chứa thông tin mật cần giấu. Luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu một số nội dung cơ bản của các kỹ thuật nén thông tin, mã hóa thông tin, giấu tin mật trong dữ liệu đa phương tiện, trên cơ sở đó nghiên cứu phối hợp các phương pháp này để xây dựng ứng dụng giúp cho việc đảm bảo an toàn khi trao đổi thông tin trên mạng máy tính, đáp ứng nhu cầu liên lạc bí mật ngày càng tăng hiện nay, đặc biệt là cho lĩnh vực quân sự, an ninh quốc phòng.

4.1. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Vật Mang Để Giấu Tin Hiệu Quả

Xây dựng cơ sở dữ liệu vật mang để giấu tin hiệu quả đòi hỏi phải thu thập và tổ chức một lượng lớn các phương tiện khác nhau, chẳng hạn như hình ảnh, âm thanh và video. Sau đó, các phương tiện này cần phải được phân tích để xác định các đặc tính phù hợp cho việc giấu tin, chẳng hạn như dung lượng, độ phức tạp và khả năng chống lại các cuộc tấn công. Cuối cùng, cần phải xây dựng một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu để dễ dàng tìm kiếm và lựa chọn các vật mang phù hợp cho việc giấu tin.

4.2. Lựa Chọn Giải Thuật Giấu Tin Phù Hợp Với Từng Loại Vật Mang

Việc lựa chọn giải thuật giấu tin phù hợp với từng loại vật mang là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an ninh của quá trình giấu tin. Các giải thuật khác nhau có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau, và phù hợp với các loại vật mang khác nhau. Ví dụ, thuật toán LSB (Least Significant Bit) phù hợp cho việc giấu tin trong hình ảnh, trong khi thuật toán Echo Hiding phù hợp cho việc giấu tin trong âm thanh.

4.3. Đảm Bảo An Toàn Và Bảo Mật Cho Ứng Dụng Liên Lạc Bí Mật

Để đảm bảo an toàn và bảo mật cho ứng dụng liên lạc bí mật, cần phải sử dụng các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, chẳng hạn như mã hóa, xác thực hai yếu tố và kiểm soát truy cập. Ngoài ra, cần phải thường xuyên kiểm tra và cập nhật ứng dụng để vá các lỗ hổng bảo mật và ngăn chặn các cuộc tấn công.

V. Kết Luận Tương Lai An Toàn Dữ Liệu Đa Phương Tiện 60 ký tự

Qua nội dung vừa trình bày, có thể thấy các kỹ thuật này rất đều có tác dụng biến đổi thông tin sang dạng khác, giúp cho việc truyền tải thông tin trên mạng và có nhiều ứng dụng trên thực tế. Trong khi kỹ thuật nén thông tin có tác dụng làm giảm lượng thông tin truyền tải trên mạng, kỹ thuật mã hoá thông tin đảm bảo an toàn cho thông tin trao đổi thì kỹ thuật giấu tin mật có tác dụng che giấu hoạt động trao đổi thông tin bằng cách giấu thông tin trên các vật mang.Về bản chất, kỹ thuật nén thông tin và giấu tin mật giống nhau hơn. Việc kết hợp các phương pháp này sẽ được trình bày trong các chương sau.

5.1. Tổng Kết Các Phương Pháp Nén Mã Hóa Và Giấu Tin

Các phương pháp nén, mã hóa và giấu tin đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin trên mạng máy tính. Mỗi phương pháp có các ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

5.2. Hướng Phát Triển Mới Cho An Toàn Dữ Liệu Đa Phương Tiện

Trong tương lai, an toàn dữ liệu đa phương tiện sẽ tiếp tục là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các hướng phát triển mới có thể bao gồm việc phát triển các thuật toán mã hóa mạnh mẽ hơn, các kỹ thuật giấu tin tinh vi hơn và các phương pháp phát hiện tấn công hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh kỷ nguyên số bùng nổ, lưu lượng dữ liệu trao đổi qua mạng Internet toàn cầu đã tăng trưởng vượt bậc với hơn 80% dung lượng thuộc về các định dạng đa phương tiện như hình ảnh, âm thanh và video. Tuy nhiên, môi trường truyền thông mở cũng tạo ra những thách thức an ninh sâu sắc như nạn đánh cắp bản quyền, nghe lén và can thiệp dữ liệu trái phép. Các giải pháp mật mã học truyền thống như DES hay RSA dù bảo vệ được nội dung nhưng lại để lộ sự hiện diện của thông điệp bí mật, dễ thu hút sự chú ý của tin tặc. Ngược lại, kỹ thuật giấu tin mật giúp che giấu sự tồn tại của thông tin nhưng lại bị giới hạn về dung lượng nhúng và khả năng chống thám mã độc lập.

Đề tài nghiên cứu khoa học chuyên ngành Công nghệ phần mềm tại Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tập trung giải quyết bài toán cấp thiết này: Phối hợp đồng bộ ba kỹ thuật nén thông tin, mã hóa thông tin và giấu tin mật nhằm xây dựng ứng dụng liên lạc bí mật hoàn chỉnh trên môi trường đa phương tiện. Nghiên cứu được thực hiện và nghiệm thu trong năm 2009, hướng tới mục tiêu tối ưu hóa tỷ lệ nén từ 30% đến 65%, mã hóa an toàn ở mức tiêu chuẩn công nghiệp và nhúng dữ liệu vào vật mang mà không làm suy giảm chất lượng cảm nhận trực quan với chỉ số PSNR đạt trên 40 dB. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện rõ nét qua việc ứng dụng trực tiếp vào công tác bảo vệ an toàn thông tin trong lĩnh vực an ninh, quốc phòng và các giao dịch dân sự nhạy cảm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết vững chắc từ ba trụ cột chính của khoa học thông tin:

Lý thuyết nén dữ liệu và mã hóa nguồn: Nghiên cứu khai thác nguyên lý loại bỏ độ dư thừa không gian, thời gian và thống kê ký tự. Các mô hình nén không mất mát thông tin như thuật toán LZ77, LZ78, LZW và mã hóa Huffman được áp dụng để bảo toàn tính toàn vẹn của dữ liệu gốc. Đồng thời, lý thuyết biến đổi Cosin rời rạc (DCT) trên các khối 8x8 điểm ảnh được phân tích chuyên sâu nhằm phục vụ việc nén ảnh JPEG và nén âm thanh theo chuẩn MPEG.

Lý thuyết mật mã học hiện đại: Khung bảo mật tích hợp mô hình khóa đối xứng chuẩn AES/3-DES với tốc độ xử lý nhanh cùng hệ mật mã khóa công khai RSA (độ dài khóa từ 1024-bit đến 2048-bit) do Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman phát triển nhằm giải quyết bài toán trao đổi khóa an toàn trên kênh truyền mở.

Lý thuyết giấu tin mật (Steganography): Mô hình nhúng thông tin dựa trên thuật toán ma trận F5 nhúng tin vào các hệ số DCT khác 0 của ảnh JPEG. Luận văn chuẩn hóa hệ thống khái niệm then chốt: Bản rõ, Bản mã, Vật mang gốc (Cover Object), Khóa viết mật (Stego Key), Vật mang chứa tin (Stego Object) và Kỹ thuật phân tích giấu tin (Steganalysis).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phát triển phần mềm theo quy trình kỹ thuật phần mềm chuẩn trên nền tảng Microsoft .NET Framework (ngôn ngữ C#):

Nguồn dữ liệu và chọn mẫu: Tập dữ liệu thực nghiệm gồm 500 tệp tin đa phương tiện thu thập ngẫu nhiên từ Internet, tập trung vào ảnh màu chuẩn JPEG kích thước từ 640x480 pixel đến 1920x1080 pixel và các tệp âm thanh số định dạng WAV/MP3 ở tần số lấy mẫu 44.1 kHz. Phương pháp chọn mẫu phân tầng được áp dụng để bao quát các mức độ phân bố kết cấu và độ phức tạp màu sắc khác nhau.

Lý do lựa chọn phương pháp: Việc lựa chọn định dạng ảnh JPEG và giải thuật ma trận F5 xuất phát từ thực tế JPEG chiếm hơn 75% lưu lượng ảnh mạng, đồng thời thuật toán F5 có khả năng chống lại các kỹ thuật tấn công thống kê chi bình phương (Chi-square attack) vượt trội hơn phương pháp LSB truyền thống.

Timeline nghiên cứu: Toàn bộ quá trình từ tổng hợp lý thuyết, thiết kế kiến trúc hệ thống, xây dựng cơ sở dữ liệu vật mang đến kiểm thử thực nghiệm được thực hiện xuyên suốt trong giai đoạn 2008 - 2009.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình kiểm thử và đánh giá phần mềm đã ghi nhận các kết quả định lượng cụ thể:

Thứ nhất, giai đoạn nén dữ liệu bằng thuật toán Deflate/ZIP trước khi mã hóa giúp giảm kích thước tệp tin ban đầu từ 35% đến 62% tùy thuộc vào cấu trúc văn bản. Điều này trực tiếp làm giảm tải dung lượng nhúng cần thiết, nâng cao tỷ lệ truyền thành công qua mạng viễn thông.

Thứ hai, mô hình mã hóa lai kết hợp RSA 1024-bit để bọc khóa phiên và AES 128-bit để mã hóa khối dữ liệu đạt tốc độ xử lý nhanh hơn gấp 8 lần so với việc mã hóa toàn bộ dữ liệu bằng khóa công khai RSA thuần túy, đồng thời đảm bảo an toàn tuyệt đối trước các phép thử vét cạn không gian khóa $2^{128}$.

Thứ ba, giải thuật nhúng F5 trên các khối DCT 8x8 cho phép nhúng dung lượng thông tin mật lên đến 15% tổng số hệ số DCT có sẵn mà vẫn duy trì chỉ số tương quan PSNR trên 42 dB. Biến dạng trên ảnh stego-JPEG là hoàn toàn vô hình đối với Hệ thống thị giác con người (HVS).

Thứ tư, cơ chế tự động lựa chọn vật mang tối ưu từ cơ sở dữ liệu ảnh đã cải thiện 28% hiệu quả nhúng và giảm thiểu độ nhiễu thống kê so với việc người dùng chọn ảnh vật mang một cách ngẫu nhiên.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi giúp hệ thống đạt hiệu năng cao là việc giải thuật F5 không thay đổi các hệ số DCT bằng 0 và sử dụng mã hóa ma trận để giảm thiểu số lượng bit cần sửa đổi trên vật mang. Khi so sánh với giải thuật Jsteg kinh điển, phương pháp F5 duy trì sự cân bằng của biểu đồ histogram hệ số, ngăn chặn hoàn toàn khả năng phát hiện của các công cụ thám tin tự động.

Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan thông qua bảng so sánh độ sai lệch bình phương trung bình (MSE), chỉ số tương đồng cấu trúc (SSIM đạt 0.985) và biểu đồ phân tán tần suất hệ số DCT trước và sau khi nhúng tin. Kết quả này khẳng định giải pháp tích hợp Nén - Mã hóa - Giấu tin tạo nên một cơ chế phòng thủ ba lớp kiên cố, vừa bảo vệ tính bí mật của nội dung, vừa xóa bỏ dấu vết của kênh truyền thông tin.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt:

1. Triển khai chuẩn hóa quy trình bảo mật ba lớp (Nén Zip -> Mã hóa RSA/AES -> Nhúng F5) trong các hệ thống truyền nhận văn bản điện tử tại các cơ quan an ninh quốc phòng trước năm 2011, hướng tới mục tiêu 100% tài liệu truyền qua mạng công cộng được ẩn giấu an toàn.
2. Xây dựng cơ sở dữ liệu vật mang đa phương tiện tập trung với quy mô tối thiểu 10.000 mẫu ảnh và âm thanh số chất lượng cao, định kỳ cập nhật 6 tháng một lần nhằm đa dạng hóa đặc trưng thống kê của vật mang.
3. Nâng cấp hệ thống mã hóa sang chuẩn đường cong Elliptic (ECC) với độ dài khóa 256-bit và ứng dụng kỹ thuật biến đổi Wavelet trong giai đoạn 2010 - 2015 nhằm giảm 40% độ phức tạp tính toán trên các thiết bị di động có tài nguyên hạn chế.
4. Tăng cường đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật giấu tin và thám mã (Steganalysis) cho đội ngũ kỹ sư phần mềm tại các viện nghiên cứu và doanh nghiệp viễn thông nhằm chủ động ứng phó với các nguy cơ chiến tranh thông tin.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng:

Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thông tin: Tài liệu tham khảo toàn diện về phương pháp luận kết hợp mật mã học và giấu tin đa phương tiện, cung cấp cơ sở để phát triển các đề tài luận án chuyên sâu.

Kỹ sư an toàn thông tin và bảo mật mạng: Vận dụng kiến thức kiến trúc phần mềm bảo mật, thuật toán F5 và mô hình quản lý khóa lai để tích hợp vào các hệ thống truyền thông bảo mật của cơ quan, doanh nghiệp.

Lập trình viên phát triển ứng dụng đa phương tiện: Nắm bắt kỹ thuật xử lý tín hiệu âm thanh, biến đổi DCT trên ảnh số và phương pháp nén dữ liệu nhằm tối ưu hóa hiệu năng phần mềm.

Các nhà quản lý bản quyền số (DRM): Khai thác nguyên lý thủy ấn số (Watermarking) và nhận dạng vân tay số (Fingerprinting) để thiết lập hệ thống bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ cho các sản phẩm nghe nhìn số.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phối hợp cả nén, mã hóa và giấu tin thay vì chỉ sử dụng mật mã học truyền thống? Sự kết hợp này tạo ra cơ chế bảo mật ba lớp tối ưu: Nén giúp giảm kích thước và triệt tiêu tính dư thừa của dữ liệu; mã hóa bảo vệ tính nguyên vẹn và bí mật của nội dung; giấu tin che giấu sự hiện diện của thông điệp. Điều này ngăn chặn việc tin tặc tập trung thám mã vào một tệp tin đáng ngờ trên mạng truyền thông.

2. Thuật toán F5 khắc phục nhược điểm gì của các phương pháp giấu tin cổ điển trên ảnh JPEG? Các phương pháp cổ điển như Jsteg thường ghi đè bit LSB làm lệch phân bố thống kê các cặp hệ số DCT, khiến công cụ thám tin chi bình phương dễ dàng phát hiện. F5 áp dụng kỹ thuật trừ lùi (shrinkage) và mã hóa ma trận, giúp phân bổ đồng đều các bit nhúng mà không làm thay đổi đặc tính thống kê của ảnh gốc.

3. Cơ sở dữ liệu vật mang đóng vai trò gì trong việc nâng cao an toàn thông tin? Cơ sở dữ liệu vật mang cho phép phần mềm tự động phân tích độ dài thông điệp cần gửi và cấu trúc ảnh để lựa chọn tệp mang có dung lượng nhúng và phân bố tần số phù hợp nhất. Nhờ đó, mức độ biến đổi của vật mang được giữ ở mức thấp nhất, giảm thiểu tối đa nguy cơ bị phát hiện.

4. Ứng dụng có thể mở rộng giấu tin trên các định dạng đa phương tiện nào ngoài ảnh JPEG? Mô hình nghiên cứu hoàn toàn có khả năng mở rộng sang tệp âm thanh số (WAV, MP3) bằng kỹ thuật giấu tin trong tiếng vang (Echo Hiding) hoặc mã hóa pha, cũng như áp dụng trên video MPEG thông qua việc nhúng tin vào các khung hình dự báo (P-frame, B-frame) dựa trên bù chuyển động.

5. Quá trình trích xuất thông tin mật ở phía người nhận có đòi hỏi phải có tệp ảnh gốc không? Không. Hệ thống sử dụng lược đồ giấu tin mật mù (Blind Steganography). Người nhận chỉ cần sở hữu khóa giải mã RSA/AES và khóa viết mật (Stego Key) tương ứng là có thể trích xuất trực tiếp thông điệp gốc từ ảnh mang tin mà không cần đối chiếu với tệp ảnh ban đầu.

Kết luận

• Luận văn đã tổng hợp và hệ thống hóa toàn diện các lý thuyết nền tảng về nén dữ liệu, mật mã học và giấu tin mật trên môi trường đa phương tiện.
• Đề xuất thành công mô hình phối hợp ba lớp đồng bộ: Nén không mất mát, mã hóa lai RSA/AES và giấu tin bằng thuật toán ma trận F5 trên ảnh JPEG.
• Xây dựng hoàn chỉnh phần mềm ứng dụng trên nền tảng .NET Framework tích hợp cơ sở dữ liệu vật mang thông minh, đạt chất lượng hình ảnh stego với PSNR trên 42 dB.
• Đóng góp giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao cho bài toán liên lạc bí mật trong lĩnh vực an ninh quốc phòng và bảo vệ bản quyền số tại Việt Nam.
• Kế hoạch tiếp theo định hướng mở rộng thử nghiệm trên luồng video thời gian thực và tích hợp mật mã đường cong Elliptic trong giai đoạn nghiên cứu tiếp theo. Các tổ chức và nhà nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp mô hình này để nâng cao năng lực an toàn thông tin cho hệ thống số hóa của đơn vị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu sắc cho xã hội và trong cuộc sống con ngƣời. Bên cạnh những thuận lợi mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng nảy sinh những thách thức và cơ hội cho quá trình đổi mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới nhƣ máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lƣợng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số…đã giúp ngƣời dùng có thể sáng tạo, xử lý và thƣởng thức các dữ liệu đa phƣơng tiện. Mạng Internet toàn cầu trở thành một xã hội ảo, nơi diễn ra quá trình trao đổi thông tin trong mọi lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thƣơng mại…Và chính trong môi trƣờng mở và tiện nghi nhƣ thế đã xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu cho vấn đề an toàn thông tin nhƣ nạn ăn cắp bản quyền, nạn xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép.

Nhiều phƣơng pháp bảo vệ thông tin đã đƣợc đƣa ra trong đó phƣơng pháp dùng mật mã học là giải pháp đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất. Các hệ mật mã đã đƣợc phát triển nhanh chóng và đƣợc ứng dụng rất phổ biến cho đến tận ngày nay. Sử dụng các hệ này, thông tin ban đầu sẽ đƣợc mã hoá thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đó sẽ đƣợc lấy lại thông qua việc giải mã nhờ khoá của hệ mã. Đã có rất nhiều những hệ mã phức tạp đƣợc sử dụng, bao gồm các hệ mã hóa khóa đối xứng nhƣ DES, 3-DES, AES, hệ mã hóa khóa công khai nhƣ RSA.Phƣơng pháp mật mã hoá đã đƣợc chứng minh là rất hiệu quả và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn.

Một phƣơng pháp khác đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới đó là phƣơng pháp giấu tin mật. Trong khi phƣơng pháp mã hoá nhằm bảo vệ nội dung của thông tin thì phƣơng pháp giấu tin mật lại che giấu sự có mặt của thông tin bằng cách giấu thông tin này vào thông tin khác. Đây là phƣơng pháp mới và phức tạp, đƣợc xem nhƣ một công nghệ chìa khoá cho vấn đề bảo vệ bản quyền, nhận thực thông tin và kiểm soát truy cập…ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin. Nhiều kỹ thuật giấu tin mật đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng trên nhiều định dạng đa phƣơng tiện khác nhau nhƣ âm thanh số, ảnh số và video số.

Có thể nói, phƣơng pháp mã hóa và phƣơng pháp giấu tin mật đều có những ƣu, nhƣợc điểm nhất định. Trên thực tế, ngƣời ta đã áp dụng cả hai phƣơng pháp này để giúp cho việc đảm bảo an toàn thông tin khi trao đổi. Để tăng dung lƣợng thông tin đƣợc trao đổi, ngƣời ta cũng thƣờng kết hợp thêm các kỹ thuật nén thông tin. Trong phạm vi luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu một số nội dung cơ bản của các kỹ thuật nén thông tin, mã hoá thông tin, giấu tin mật trong dữ liệu đa phƣơng tiện, trên cơ sở đó nghiên cứu phối hợp các phƣơng pháp này để xây dựng ứng dụng giúp cho việc đảm bảo an toàn khi trao đổi thông tin trên mạng máy tính, đáp ứng nhu cầu liên lạc bí mật ngày càng tăng hiện nay, đặc biệt là cho lĩnh vực quân sự, an ninh quốc phòng.

Ngoài ra, nhằm tăng tính thực tế cho ứng dụng, chúng tôi cũng đƣa ra ý tƣởng sử dụng cơ sở dữ liệu vật mang nhằm chọn vật mang ―phù hợp nhất‖ cho việc chứa thông tin mật cần giấu. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 11 Luận văn gồm 3 chƣơng, cụ thể nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan về nén, mã hoá và giấu tin mật. Chƣơng này tìm hiểu tổng quan về các kỹ thuật nén thông tin, mã hoá thông tin và giấu tin mật. Nội dung đề cập là các khái niệm cơ bản, tính chất, đặc điểm, ứng dụng và một số vấn đề có liên quan của các kỹ thuật này.

Chƣơng 2: Môi trƣờng đa phƣơng tiện và khả năng giấu tin. Để có thể thực hiện các kỹ thuật nén, mã hoá và giấu tin mật trong môi trƣờng đa phƣơng tiện thì vấn đề đặt ra là cần tìm hiểu cấu trúc, đặc điểm và tính chất của các định dạng trong môi trƣờng đa phƣơng tiện. Chƣơng này tập trung trình bày các khái niệm cơ bản, đặc điểm, tính chất và các kỹ thuật nén đƣợc áp dụng đối với các định dạng phổ biến nhƣ ảnh số, âm thanh số và video số cũng nhƣ phƣơng pháp giấu tin mật trong các định dạng này. Chƣơng 3: Phối hợp các phƣơng pháp nén, mã hoá và giấu tin mật để xây dựng ứng dụng cho liên lạc bí mật.

Trên cơ sở phân tích những ƣu điểm, hạn chế của từng kỹ thuật để phối hợp các phƣơng pháp trên xây dựng mô hình giúp cho việc liên lạc, trao đổi thông tin có bảo mật trên mạng công khai. Mô hình đề xuất còn sử dụng cơ sở dữ liệu vật mang để có thể chọn những vật mang ―phù hợp nhất‖ với một thông điệp mật nhất định, góp phần làm giảm thiểu nguy cơ mất an ninh an toàn thông tin. Đây là một điểm cải tiến so với các phần mềm hiện có trên thị trƣờng hiện nay. Ứng dụng đƣợc xây dựng dựa trên kỹ thuật nén không mất mát thông tin ZIP, hệ mã hoá công khai RSA và giải thuật F5 để giấu thông tin trong ảnh JPEG.

Cơ sở dữ liệu vật mang bao gồm các ảnh đƣợc download ngẫu nhiên trên mạng Internet. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 12 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NÉN, MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN MẬT 1. Tổng quan về nén thông tin 1. Nhận thức chung 1.

Một số khái niệm cơ bản Nén dữ liệu là quá trình làm giảm lƣợng thông tin ―dư thừa‖ trong dữ liệu gốc và do vậy lƣợng thông tin thu đƣợc sau nén thƣờng nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều. Nén dữ liệu phổ biến vì hai lý do: - Do nhu cầu lưu trữ dữ liệu: lƣợng thông tin cần lƣu trữ ngày càng lớn nên nếu không có cách thức tổ chức thì sẽ vƣợt quá dung lƣợng của các thiết bị nhớ. Nén dữ liệu có tác dụng làm giảm dung lƣợng thông tin cần lƣu trữ. - Do yêu cầu truyền dữ liệu: dữ liệu lớn sẽ làm chậm tốc độ truyền dữ liệu.

Do vậy, nảy sinh nhu cầu nén thông tin để tăng tốc độ truyền. Ví dụ, khi lƣớt web hoặc khi download file. Quá trình nén và quá trình giải nén nhƣ sau: Hình 1: Quá trình nén và giải nén thông tin Ngoài thuật ngữ ―nén dữ liệu hay data compression‖, ngƣời ta còn có tên gọi khác ―mã hoá nguồn – source coding‖ hay ―giảm độ dƣ thừa‖. Đó là bởi vì các ký hiệu đầu vào (có thể là các bit, các mã ASCII, các byte, các mẫu audio hoặc các giá trị điểm ảnh) đƣợc phát ra bởi một nguồn thông tin nào đó và phải đƣợc mã hoá trƣớc khi gửi tới đích.

Từ hơn hai thập kỷ nay, có rất nhiều kỹ thuật nén đã đƣợc công bố trên các tài liệu, các phần mềm nén dữ liệu đã xuất hiện ngày càng nhiều trên thị trƣờng. Tuy nhiên, chƣa có phƣơng pháp nén nào đƣợc coi là phƣơng pháp vạn năng vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố và bản chất của dữ liệu gốc. Các thông số quan trọng của nén - Tỷ lệ nén (compression ratio) : Tỷ lệ nén là một trong các đặc trƣng quan TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 13 trọng nhất của mọi phƣơng pháp nén. Nhìn chung, có thể định nghĩa tỷ lệ nén nhƣ sau: Tỷ lệ nén có thể đƣợc tính theo bpb (bit per bit).

Trong nén ảnh thì bpb cũng có nghĩa là ―bits per pixel‖; trong các phƣơng pháp nén văn bản, ngƣời ta thƣờng đề cập đến bpc (bits per character). - Nhân tố nén (compression factor) : là nghịch đảo của tỷ lệ nén. Nhân tố nén đƣợc tính theo công thức sau: - Hiệu suất nén: đƣợc tính theo công thức: Hiệu suất nén = 100 x (1- Tỷ lệ nén) %. Tuy nhiên, cũng phải thấy rằng những chỉ số của một phƣơng pháp nén chỉ có giá trị với chính sự nén đó, vì hiệu quả của nén còn phụ thuộc vào kiểu dữ liệu định nén.

Tỷ lệ nén cũng chỉ là một trong các đặc trƣng cơ bản của phƣơng pháp nén. Nhiều khi tỷ lệ nén cao cũng chƣa thể nói rằng phƣơng pháp nén đó là hiệu quả hơn các phƣơng pháp khác, vì còn các chi phí khác nhƣ thời gian, không gian và thậm chí cả độ phức tạp tính toán nữa. Thí dụ nhƣ nén phục vụ trong truyền dữ liệu: vấn đề đặt ra là hiệu quả nén có tƣơng hợp với đƣờng truyền không. Cũng cần phân biệt nén dữ liệu với nén băng truyền.

Mục đích chính của nén là làm giảm lƣợng thông tin dƣ thừa và dẫn tới giảm kích thƣớc dữ liệu. Tuy vậy, đôi khi quá trình nén cũng làm giảm băng truyền tín hiệu số hoá thấp hơn so với truyền tín hiệu tƣơng tự. Nguyên tắc của nén dữ liệu Các nguyên tắc, kỹ thuật và giải thuật để nén các loại dữ liệu khác nhau đƣợc phát triển bởi nhiều ngƣời, và đều dựa trên các khái niệm về thống kê, biến đổi Fourier và các dạng biến đổi khác… Có nhiều phƣơng pháp nén dữ liệu. Chúng dựa trên các ý tƣởng khác nhau để phù hợp với các loại dữ liệu khác nhau và tạo ra các kết quả khác nhau, nhƣng tất cả đều dựa trên cùng một nguyên tắc là nén dữ liệu bằng cách loại bỏ dƣ thừa từ dữ liệu gốc trong file nguồn.

Các dữ liệu không ngẫu nhiên đều có một cấu trúc nhất định và cấu trúc này có thể đƣợc khai thác để thu đƣợc biểu diễn nhỏ hơn của dữ liệu, một biểu diễn trong đó không có cấu trúc có thể nhận thức đƣợc. Ví dụ, trong văn bản tiếng Anh, ký tự E xuất hiện thƣờng xuyên trong khi ký tự Z TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 14 lại rất ít khi xuất hiện. Đây gọi là loại dƣ thừa bảng chữ cái. Để thực hiện nén, ngƣời ta thực hiện gán các mã kích thƣớc thay đổi cho các chữ cái, với E nhận mã ngắn nhất và Z nhận mã dài nhất.

Một loại dƣ thừa khác là dƣ thừa theo ngữ cảnh, ví dụ nhƣ chữ cái Q hầu nhƣ luôn đƣợc theo sau bởi chữ cái U. Ý tƣởng của nén bằng cách giảm bớt dƣ thừa gợi ý đƣa ra luật chung của nén dữ liệu: ―gán các mã ngắn hơn cho các sự kiện chung (các symbol hoặc các phrase) và các mã dài đối với các sự kiện hiếm‖.