Mở đầu: giới thiệu về đề tài và mục tiêu nghiên cứu © Chương 2 - Tổng quan về ẩn thông tin: giới thiệu một số khái niệm cơ bản, các đặc tính và các hướng nghiên cứu về ẩn thông tin. Giới thiệu về hướng nghiên cứu Steganography trong lĩnh vực ẩn thông tin và các mô hình của kỹ thuật này. Trình bày mô hình truyền thông tin mật, các đối tượng trong bài toán an thông tin, các kỹ thuật và thuật toán ân thông tin cơ bản. e Chương 3 - An thông tin trên ảnh số: khảo sát về mô hình hệ thị giác của con người, các hệ màu thông dụng RGB, HSV, YUV.
Trình bày các cấu trúc ảnh thông dụng, mô hình và thuật toán an thông tin LSB, RPC, SPI trên ảnh màu. Dé xuất các mô hình và thuật toán cải tiền đặc trưng cho từng loại anh với các ưu điểm: kết hợp với mô hình hệ thị giác nhằm giảm nhiễu tối đa, bảo mật cao, bảo toàn thông tin nhúng trước các tác động hình học, chuyển đổi định dạng tập tin. e Chương 4- An thông tin trên video: khảo sát các đặc trưng của video, kế thừa các kỹ thuật ân thông tin trên ảnh từ đó đề xuất mô hình và thuật toán ân thông tin trên video. e Chương 5— Cài đặt thực nghiệm: trình bày môi trường phát triển ứng dụng, các thư viện được sử dụng, các màn hình chức năng và các kết quả thực nghiệm.
e_ Chương 6— Kết luận và hướng phát triển: đánh giá kết quả thực nghiệm và đề xuất hướng mở rộng của đề tài. CHƯƠNG 2 TONG QUAN VE AN THONG TIN - STEGANOGRAPHY 2. Giới thiệu về ẩn thông tin 2. An thông tin (data hiding) là gì? An thông tin- data hiding (một só tài liệu còn dùng thuật ngữ information hiding) [8] là thao tác nhúng dữ liệu mật (thông tin mật) vào bên trong một tập tin khác (đối tượng chứa).
Quá trình nhúng dữ liệu phải đảm bảo không gây ra bất kỳ thay đổi nào về chất lượng của tập tin đóng vai trò là đối tượng chứa khi con người sử dụng các giác quan như nghe hoặc nhìn để đánh giá. Đối tượng chứa được chọn thường là các loại tập tin đa truyền thông như văn bản, hình ảnh, âm thanh, phim. Trong quá trình nhúng, ta có thể sử dụng thêm khóa mật đề tăng cường sự bảo vệ cho dữ liệu. Sau đó, đối tượng chứa sẽ được sử dụng, truyền tải như những tập tin bình thường khác dé không ai có thể biết được bên trong nó có chứa thông tin mật.
Đến khi cần thiết thì ta có thể rút trích được nguyên vẹn dữ liệu mật từ trong đối tượng chứa. Đôi nét về lịch sử phát triển của lĩnh vực Ấn thông tin Trong tác phẩm Histories, sử gia người Hi Lạp Herodotus (486-425 B.) đã có những ghi chép về một câu chuyện xảy ra vào khoảng năm 440 trước công nguyên. Câu chuyện kể rằng bạo chúa Hy Lạp là Histieus bị vua Darius bắt giữ. Histieus muốn gởi một thông điệp bí mật cho con ré của minh là Aristagoras ở Miletus.
Van dé là làm thế nào dé thông điệp này không bị lộ ra trên đường vận chuyền? Histizeus đã nghĩ ra cách là cạo trọc đầu người nô lệ trung thành nhất của ông ta. Sau đó Histieus cho xăm lên da đầu của người nô lệ nội dung bức thông điệp. Đợi đến khi tóc của người nô lệ mọc dài ra như cũ, ông ta gởi người này đến Miletus. Nhờ vậy mà nội dung của thông điệp mật được chuyền đến Aristagoras một cách an toàn.
Cũng trong tac phâm Histories, sử gia Herodotus cũng ghi nhận lại một câu chuyện khác về việc gidu các đoạn văn bản trong những phiến gỗ được bọc bằng sáp ong. Một người Hy Lạp tên là Demeratus cần thông báo cho Sparta rằng Xerxes có ý định xâm chiếm Hy Lạp. Để tránh bị kẻ địch phát hiện tin tức, Demeratus đã bóc lớp sáp ra khỏi các phiến gỗ và khắc thông điệp cần gởi lên bề mặt của phiến gỗ này. Sau đó phủ lớp sáp lên các phiến gỗ như cũ.
Vì thế các phiến gỗ có khắc thông điệp dễ dàng lọt qua các trạm kiểm tra mà không gây nghỉ ngờ gì đối với quân địch. Mực không màu cũng là một phương tiện hữu hiệu cho việc che giấu, bảo vệ thông tin trong một thời gian dài. Người La Mã cổ đại đã biết cách tạo ra một loại hỗn hợp dung dịch bao gồm nước hoa quả, nước tiểu, sữa. Loại dung dịch này được sử dụng làm mực viết các thông điệp bí mật.
Bình thường thì không nhìn thấy được các thông điệp này. Chỉ khi bị ho nóng, các thông điệp này mới chuyền sang mau sim và có thé được đọc dễ dàng. Các đặc tính yêu cầu của kỹ thuật ấn thông tin 2. Tính bền vững/chống được tấn công (robustness) Thông tin được giấu trong đối tượng chứa được gọi là bền vững nếu như chúng ta vẫn có thể rút trích được nội dung của nó sau các tắn công từ bên ngoài.
Tính chất này thể hiện ở khả năng duy trì nội dung của thông tin mật sao cho nội dung này ít bị biến đổi nhất trước các hình thức tan công lên đối tượng dùng để giấu tin. Các hình thức tấn công có thé là: làm thay đổi tính chất của tín hiệu, nén mắt mát thông tin, cắt xén ảnh, quay ảnh, thay đổi hệ màu của ảnh, chuyền đổi định dạng dữ liệu. Khả năng lưu trữ (capacity) Tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thé mà yêu cầu về số lượng dữ liệu nhúng là nhiều hay ít. Một số ứng dụng chỉ cần nhúng một bit đơn vào đối tượng chứa (ví dụ như ứng dụng đánh dấu đối tượng), một số ứng dụng lại yêu cầu số lượng dữ liệu nhúng phải lớn (các đoạn chú thích).
Tính năng này luôn tỉ lệ nghịch với tính bền vững của dữ liệu nhúng. Một kỹ thuật nếu hỗ trợ tính năng bền vững của dữ liệu nhúng cao thì số lượng dữ liệu nhúng lại giảm đi đáng kể, và ngược lại nếu nâng cao số lượng dữ liệu nhúng thì dữ liệu nhúng đó lại ít có khả năng tránh được các thao tác trên đối tượng chứa, tín hiệu chứa càng bị nhiễu. Các kỹ thuật hiện đại đều quan tâm đến hai tính năng này và muốn đồng thời nâng cao cả hai tính năng này. Tính vô hình (invisible) Tính vô hình thể hiện ở khả năng đối tượng có nhúng thông tin mật khó bị phát hiện nếu sử dụng các giác quan của con người.
Đây là một tính năng quan trọng của một hệ giấu tin. Để nâng cao khả năng này, hầu hết các phương pháp ấn dữ liệu dựa trên đặc điểm của hai hệ tri giác của con người: hệ thị giác (HVS) và hệ thính giác (HAS). Đây là hai giác quan chủ yếu của con người được dùng dé đánh giá chất lượng của một tin hiệu. Luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu góc độ bảo mật trong data hiding và tập trung vào tính “không bị phát hiện”.
Biểu đồ của sự liên hệ giữa số lượng dữ liệu nhúng và tính bền vững của dữ liệu nhúng và kha năng không bị phát hiện được mô tả trong hình 2. Khả năng không bị phát hiện Tính bên vững Hình 2. Biểu đồ biểu diễn mối liên hệ các đặc tính 2. Tính bảo mật (security) Hầu hết các ứng dụng 4n thông tin phải đảm bảo tinh bảo mật của thông tin được nhúng.
Vấn dé này và các vấn đề liên quan được gọi chung là bảo mật thông tin ân. Ở đây, bao mật không có nghĩa là cung cấp một khóa trong chỉ mục di kèm của dữ liệu. Tùy theo từng ứng dụng cụ thé mà có nhiều cấp độ bảo mật khác nhau. Về mặt cơ bản, ta có thể phân ra hai cap độ bảo mật: ¢ Trong mức bảo mật cao nhất, một người không có quyền sẽ không đọc được hoặc không giải mã được thông tin mật đã được nhúng vào đối tượng chứa và cũng hoàn toàn không biết sự tồn tại của thông tin mật.
© Mức thứ hai, cho phép mọi người phát hiện được sự ton tại của thông tin mật được nhúng trong dữ liệu, nhưng không thé đọc được thông tin này nếu như không có khóa mật. Điều này rất có ích trong các ứng dụng bảo vệ bản quyền đối với các dit liệu số. Các ứng dụng như vậy có thé chứa nhiều thông tin ẩn đi kèm khóa mật (private/secret key) và khóa công khai (public key). Cũng có thể kết hợp một hay nhiều khóa công khai với một khóa mật và nhúng một mau thông tin liên kết giữa các khóa công khai và khóa mật.
Tính chắc chắn (unambiguous) Tính chất này khá quan trọng trong các ứng dụng thuộc về các lĩnh vực chứng nhận bản quyền, xác thực,. đòi hỏi cung cấp khả năng giải quyết tranh chấp về quyền sở hữu một cách chính xác. Để bảo vệ quyền sở hữu thành công, kỹ thuật ẩn thông tin có thé xác định ra ai là người đầu tiên đã nhúng thông tin mật vào dữ liệu trong trường hợp dữ liệu được nhúng thông tin mật nhiều lần. Trong thực tế, tiêu chí này có thể đạt được bằng cách sử dụng kỹ thuật gán nhãn thời gian (time-stamping).
Các hướng nghiên cứu chính trong lĩnh vực ẫn thông tin 2. Truyền thông ngầm (Covert channels) Phương pháp này do Lampson đề xuất [8], và thường được sử dụng trong hệ thống yêu cầu được bảo mật đa tầng (ví dụ như các hệ thống máy tính trong quân sự). Vì tính chất đặc thù (các thông tin trên đường truyền này là cực kỳ quan trọng, bao gồm cả những bí mật quốc gia) mà các kênh truyền thông này cần phải có sự bảo mật tối đa đề tránh bị các chương trình dò thám truy cập lấy cắp thông tin. Truyền thông nặc danh (Anonymity) Truyền thông nặc danh là phương pháp dùng để giấu nội dung meta của thông điệp như thông tin về người gởi và người nhận thông điệp.
Chaum [8] đưa ra khái niệm “nhà phân phối bưu phẩm nặc danh” hay khái niệm “nắm giữ lộ trình” (onion routing) do Goldschlag, Reed và Syverson đề xuất. Ý tưởng chính là tìm cách làm mờ đường đi của một thông điệp bằng một tập hợp các trạm trung gian. Các trạm trung gian có thể là các nhà phân phối hoặc các bộ định tuyến. Điều kiện đặt ra đối với các trạm trung gian là chúng phải độc lập với nhau, không được xảy ra tình trạng thông đồng, cầu kết với nhau.
Tuy nhiên kết quả của quá trình mờ hoá này phụ thuộc rất nhiều vào vấn đề “bên nào sẽ bi mờ hoá” (bên gửi, bên nhận hay cả hai bên) [8]. Các ứng dụng web hiện nay thì tập trung vào quá trình mờ hóa ở bên nhận.