CHƯƠNG I.1 Nhúng dấu ẩn vào dữ liệu đa phương tiện Gần đây sự lớn mạnh của phương tiện số ví dụ như Internet cho phép chúng ta dễ dàng truy cập, sao lưu, sửa đổi nội dung của các tài liệu số như ảnh, âm thanh, video số. Vấn đề đặt ra là rất cần phát triển các kỹ thuật bảo vệ bản quyền của các dữ liệu số của người gửi và ngăn ngừa việc sao chép hoặc giả mạo bản quyền tác giả. Nhúng dấu ẩn là một kỹ thuật mô phỏng theo việc sử dụng công nghệ đánh dấu trên giấy tờ rất thông dụng vào thế giới số. Nhúng dấu ẩn mô tả các phương pháp và công nghệ cho phép che dấu thông tin, ví dụ một con số nào đó, một văn bản trong dữ liệu số như ảnh, video và audio.
Trong kỹ thuật nhúng, thông tin không được nhúng trong khuôn khổ khu vực dữ liệu. Quá trình nhúng dấu ẩn giống như việc sửa đổi dữ liệu mà ta không nhận thấy bằng mắt. Với các ảnh thì điều này nghĩa là việc sửa đổi các giá trị điểm ảnh phải bị ẩn. Xa hơn nữa, dấu nhúng phải đơn giản, gọn nhẹ phụ thuộc vào ứng dụng.
Với những dấu nhúng phức tạp, chúng ta phải xem xét dấu nhúng có khả năng chống lại sự vận động của dữ liệu số, như là việc nén làm mất thông tin, co giãn, cắt xén. Nhúng dấu ẩn được sử dụng để làm gì? Điều đầu tiên là vấn đề bảo vệ bản quyền của dữ lịêu số trong các ứng dụng. Trước đây, việc sao lưu dữ liệu số khá phức tạp và phải yêu cầu kinh nghiệm để có thể giả mạo. Tuy nhiên, trong thế giới số ngày nay điều đó không còn khó nữa.
Mọi người có thể sao chép dễ dàng dữ liệu số và thậm chí còn đảm bảo chất lượng tốt. Để bảo vệ bản quyền, các tác giả có thể nhúng dấu hoặc che dấu thông tin trên ảnh, thông tin nhúng dấu có thể là tên tác giả. Vì vậy, dấu được nhúng sẽ cho phép xác nhận bản quyền. Không chỉ thực hiện nhúng dấu trên ảnh, việc này còn có thể thực hiện đối với audio và video số.
Đặc biệt là việc phân tán audio số thông qua internet trong định dạng mp3 hiện nay là một vấn đề lớn. Trong trường hợp này, nhúng dấu ẩn có thể hữu ích để thiết lập điều khiển phân tán audio và giúp bảo vệ bản quyền. Nguồn gốc của nhúng dấu ẩn Phương pháp nhúng dấu ẩn đầu tiên là dấu ẩn giấy. Đó là một dấu ẩn nhìn thấy được, nhỏ, chìm trong giấy để đảm bảo đây là bản gốc hoặc chính thức.
Ví dụ, dấu ẩn trong các tờ séc của chính phủ, các văn bản chính thức và tiền giấy. Dấu ẩn giấy được sử dụng ở châu Âu từ ít nhất là thế kỷ thứ 13 với mục đích xác thực. Và ngày nay, chúng vẫn được sử dụng như là một đặc trưng bảo mật. 2 Năm 1954, Emil Hembrooke, công ty Muzac đã lấy bằng sáng chế “Nhận dạng âm thanh và các tín hiệu tương tự”.
Bằng sáng chế mô tả phương pháp nhúng một đoạn mã nhận dạng vào âm nhạc sao cho người nghe không thể cảm thấy thay đổi để bảo vệ bản quyền. Bằng sáng chế có đoạn “Phát minh này cho phép nhận dạng bản gốc của các sản phẩm âm nhạc, do đó, là một phương pháp bảo vệ bản quyền hiệu quả, nghĩa là, có thể xem nó như là dấu ẩn trên giấy”. Dấu ẩn điện tử đã ra đời như thế. Từ lúc này, các phương pháp nhúng dấu ẩn được phát triển và sử dụng trong nhiều ứng dụng.
Nhúng dấu ẩn tiếp tục được nền công nghiệp quan tâm nhiều. Tuy nhiên, mãi đến tận những năm 1990, dấu ẩn điện tử (đặc biệt là dấu ẩn số) mới nhận được các mối quan tâm đáng kể từ giới học viện. Từ đây, các nghiên cứu về đề tài này mở rộng nhanh chóng và ngày nay có rất nhiều cuộc hội nghị diễn ra đánh giá về nhúng dấu ẩn. So sánh watermarking và cryptography Đối với vấn đề bảo mật nhúng dấu, không thể tránh được việc so sánh với cryptography.
Việc bảo mật dữ liêu số nằm trong lĩnh vực của cryptography nhiều thập kỷ nay và nó rất hiệu quả. Watermarking là lĩnh vực mới sử dụng để bảo mật dữ liệu. Có một số khác nhau giữa hai phương pháp này. Giống nhau: cả hai phương pháp có chung mục đích bảo vệ dữ liệu số, chống ăn cắp dữ liệu.
Cơ chế đều chèn thêm thông tin bí mật vào nội dung và mã hoá khiến cho kẻ ăn cắp dữ liệu không giải mã được để thu nhận dữ liệu gốc. Khác nhau: - Cryptography dùng để đối phó với dữ liệu nhị phân và nó được dựa trên các nguyên lý toán học, trong khi đó nhúng dấu dùng để đối phó với dữ liệu liên tục, được dựa trên xử lý ảnh và tín hiệu. - Đối với dữ liệu được mã hoá bởi hệ thống cryptography, nội dung của dữ liệu được bảo vệ suốt trong quá trình truyền từ nơi gửi đến nơi nhận, sau khi nhận và giải mã, dữ liệu rõ ràng giống như dữ liệu gốc và nó không còn được bảo vệ nữa. Còn dữ liệu watermarking, không phải bí mật trên đường truyền, việc bảo mật của kỹ thuật nhúng dấu được dựa trên nội dung của chính nó.
Vì thế, việc bảo vệ dữ liệu số vẫn được tiếp tục thậm chí sau khi kẻ tấn công thu được dữ liệu nhúng dấu. Watermarking áp dụng cho các ứng dụng bảo vệ bản quyền mà cryptography không thể đáp ứng được. - Dữ liệu mã hoá bởi hệ thống cryptography có dung lượng tăng, vì thế phải gửi lượng dữ liệu lớn trên đường truyền, trong khi với hệ thống nhúng dấu, dung lượng của dữ liệu gần như không thay đổi.2 Các ứng dụng nhúng dấu số i, Kỹ thuật nhúng dấu số đối với quản lý bản quyền Một trong những ứng dụng truyền thống của nhúng dấu đó là bảo vệ bản quyền. Lý do chính sử dụng các dấu nhúng đó là để xác nhận bản quyền nội dung bằng một dấu ẩn được in chèn vào trong ảnh.
Trong nhiều trường hợp, dấu nhúng được sử dụng thêm vào để mã hoá nội dung, khi mà việc mã hoá cung cấp phương pháp bảo mật khi phân phát dữ liệu. Quyền sở hữu đối với người nhận và dấu nhúng giúp cho người sở hữu nội dung xác nhận nội dung và bảo vệ sự sao chép hoặc sử dụng bất hợp pháp. Nếu không có nhúng dấu, không có cách nào để mở rộng việc điều khiển bản quyền nội dung mỗi khi nội dung vượt khỏi phạm vi số cần bảo vệ và tới người sử dụng bất kỳ. Nhúng dấu số được sử dụng để mở rộng việc bảo vệ và cung cấp nhiều cơ hội để những người sở hữu nội dung bảo vệ bản quyền và tính năng của nội dung số.
Chữ ký của người sở hữu, nội dung và giới hạn sử dụng có thể nhúng vào nội dung. Cơ chế này làm tăng khả năng bảo vệ nội dung sau khi phát tán nội dung ra môi trường quảng bá. Những yêu cầu chính về kỹ thuật đối với ứng dụng này như sau: Dấu nhúng không gây hại cho dữ liệu Dấu nhúng độc lập với định dạng dữ liệu Thông tin được mang bởi dấu nhúng phải bền vững trước các tác động lên nội dung dữ liệu, nén dữ liệu. Dấu nhúng có thể phát hiện mà không cần dùng đến nội dung gốc ban đầu Dấu nhúng có thể xác nhận bởi một số kiểu khoá được sử dụng để xác nhận một lượng lớn nội dung đối với một cá nhân là duy nhất.
Nội dung có thể bị thay đổi với các định dạng khác, tác động soạn thảo hoặc cắt xén của người dùng, việc nén để lưu trữ hoặc truyền đi, và yêu cầu đặt ra là có thể bảo vệ dấu nhúng trước những nội dung đã bị xử lý này. Thông thường, tín hiệu dấu nhúng được nhúng vào nội dung không biến mất sau khi soạn thảo nội dung, nhưng trở nên khó bị phát hiện hơn trong khi nội dung bị thay đổi. Thông thường tính bền vững cao có thể thu được bởi tăng chiều dài của tín hiệu dấu nhúng, vì thế mà cải tiến được khả năng bảo vệ. Hiện nay, nhiều sản phẩm và dịch vụ thương mại sử dụng kỹ thuật nhúng dấu.
Chúng bao gồm các ứng dụng nhúng/phát hiện dấu nhúng và các dịch vụ để tìm kiếm nội dung trên internet với các dấu nhúng được thiết kế tin cậy. Các ứng dụng này thay thế vai trò giữa những người sở hữu nội dung và khách hàng của họ. 4 ii, Kỹ thuật nhúng dấu số đối với việc chứng minh bản quyền tác giả và sự giả mạo Ứng dụng khác của nhúng dấu số là chứng minh bản quyền tác giả và chứng minh sự giả mạo. Nó không bảo vệ nội dung trước sự sao chép hoặc đánh cắp, nhưng cung cấp phương pháp để chứng thực dữ liệu và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Các máy ảnh số nhanh chóng mở rộng và được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bởi vì sử dụng ảnh số đem lại hiệu quả lớn hơn nhiều, có thể tiết kiệm thời gian, tiền bạc khi phát triển, in ấn hoặc trưng bày so với các ảnh cơ truyền thống. Có một số vấn đề hạn chế đối với một số ứng dụng, đó là với các ảnh mà được sử dụng để chứng thực hoặc tài liệu dùng cho việc phán đoán. Ví dụ như, các công ty bảo hiểm xe ô tô đôi khi sử dụng các bức ảnh xe bị tai nạn do cửa hàng sửa chữa xe cung cấp để ước lượng giá cả sửa chữa. Việc làm thay đổi các ảnh số này sẽ phải tốn một lượng đáng kể tiền bạc và thời gian để sửa chữa.
Tuy nhiên, các ảnh số có thể bị thay đổi để phóng đại phá huỷ. Kết quả là phát sinh một lượng lớn thanh toán gây ra cho các công ty bảo hiểm, hoặc đáng lo hơn làm huỷ hoại uy tín của họ. Có một kiểu dấu nhúng số, gọi là dấu nhúng tamper-detect, có thể giải quyết vấn đề này, và cung cấp môi trường bảo vệ cho ảnh. Cách để thực hiện tính năng này là nhúng một lớp tín hiệu bản quyền vào ảnh số sử dụng một dấu nhúng số.
Lớp bổ sung này được sử dụng như là một “sensor” để phát hiện sự thay đổi. Những thực thi gần đây có thể phát hiện thậm chí cả vị trí thay đổi trên ảnh.