Giấu thông tin bền vững sử dụng kỹ thuật trải phổ trong cơ sở dữ liệu không gian

Giấu thông tin bền vững sử dụng kỹ thuật
trải phổ trong cơ sở dữ liệu không gian
A Robust Watermarking Algorthm for Space Data Using
Spread Spectrum Technic
Nguyễn Trung Đức
MHSV: CB110833

Abstract: This paper proposes a digital watermarking
algorithm for space data using spread spectrum technic. A
watermark bit is embedded by changing a parity of the
pseudo-random noise vector. The algorithm is established
for robust resistance against additive random noise,
similarity transformation, and vertex insertion/removal,
and, to some extent, cropping. Same experimental results
are expounded in order to illustrate practicability of the
method.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhiều phương pháp giấu thông tin đang được
nghiên cứu, mỗi phương pháp có những ưu điểm,
nhược điểm và ứng dụng khác nhau. Phương pháp sử
dụng các bít trọng số nhỏ [4,6] đơn giản tuy nhiên
thơng tin giấu khơng bền vững trước nhiều hình thức
tấn cơng. Phương pháp sử dụng các hệ số biến đổi
(chẳng hạn biến đổi từ miền không gian sang miền tần
số như DCT [3], wavelet [2], DFT [5]...) nói chung có
tính bền vững cao, tuy nhiên khá phức tạp trong cài
đặt và khó kiểm sốt chất lượng dữ liệu sử dụng làm
mơi trường giấu thông tin. Phương pháp gán và sử
dụng thuộc tính chẵn lẻ [9] có một số ưu điểm như
đơn giản trong cài đặt, dễ kiểm sốt chất lượng mơi

trường giấu tin, có độ bền vững cao trước nhiều hình
thức tấn cơng. Phương pháp này có hiệu quả cao khi
áp dụng cho môi trường giấu tin không chịu nén tổn
hao, có cho phép sai số, là mơi trường đang được áp
dụng rất rộng rãi hiện nay (các ảnh bitmap, các thiết

kế kỹ thuật, bản đồ số 2 chiều, 3 chiều...) Trong bài
này chúng tơi trình bày một phương pháp mới, có sử
dụng kỹ thuật trải phổ để giấu thơng tin trong cơ sở dữ
liệu khơng gian với mục đích tăng cường độ bền vững
và độ mật của tin giấu. Mục II giới thiệu khái niệm về
thông tin trải phổ, ứng dụng kỹ thuật trải phổ trong giấu
thông tin. Mục III trình bày khái niệm dữ liệu khơng
gian, thuộc tính chẵn lẻ và khả năng mang tin giấu của
dữ liệu không gian. Mục IV trình bày phương pháp
giấu thơng tin trải phổ trong mơ hình dữ liệu khơng gian.
Mục V minh họa một số kết quả thử nghiệm trên môi
trường bản đồ số 2D.
II. KỸ THUẬT THÔNG TIN TRẢI PHỔ
Trải phổ được biết đến trong kỹ thuật thông tin liên
lạc như một phương thức truyền tin. Đặc điểm của hệ
thống truyền thơng trải phổ là độ rộng phổ của tín
hiệu bị "trải" ra, lớn hơn nhiều lần so với tốc độ bit
của thông tin cần truyền. Độ dư thừa của băng thông
được sử dụng như một tiềm năng cho các phương
pháp lập mã tự sửa sai, dẫn đến khả năng chống nhiễu
cao của hệ thống thông tin trải phổ so với các phương
pháp truyền tin khác. Một thành phần quan trọng
trong kỹ thuật truyền tin trải phổ chính là chuỗi giả
ngẫu nhiên. Vì chuỗi này mang đặc trưng của nhiễu

nên tín hiệu trải phổ có ưu thế về độ bảo mật. Các ưu
điểm trên được khai thác trong các hệ thống truyền tin
trong mơi trường có nhiễu và địi hỏi tính bảo mật cao





tính theo cơng thức (1) và (2) đã trình bày trong [9].
Lấy δ = α min { ∆ λ ,∆ ϕ } = α ∆ ϕ với α là hệ số
quyết định khả năng che giấu (undetectability) của
thông tin. Thực nghiệm được tiến hành trên 10.000
mẫu giấu bit 0; 10.000 mẫu giấu bit 1 và 10.000 mẫu

không gian là phương pháp khả thi. Kết quả bài báo
có thể tiếp tục được phát triển cho các ứng dụng giấu
thông tin trong mơi trường dữ liệu khơng gian nói
riêng cũng như các ứng dụng giấu tin trong mơi
trường dữ liệu số nói chung.

không giấu thông tin. Điều kiện tấn công: α=0.1;
δ=1.59*10-5.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] I.J.COX ET. AL., Secure Spread Spectrum
Watermarking of Images, Audio and Video, Proc
IEEE International Conf on Image Processing, ICIP96, Vol.3, pp 243-246.
[2] D. KUNDUR, D. HATZINAKOS, A Robust Digital
Image Watermarking Method using Wavelet-Based
Fusion, Toronto, Ontario, Canada M5S 3G4.

[3] DICKINSON B., TAO B., Adaptive Watermarking in
DCT Domain, Proc. of IEEE International Conf. on
Acoustics Speech and Signal Processing, ICASSP-97,
Vol.4, pp.1985-2988, 1997.

Hình 1: Kết quả thử nghiệm trên mẫu bản đồ số
tỷ lệ 1:50.000 kích thước (0.01x0.01)0

Bước 2 trong thuật tốn giấu tin nhằm đảm bảo tính
bảo mật, bước 3 đảm bảo khả năng tự sửa sai khi môi
trường giấu tin bị tấn công, các bước 4 và 5 cho phép
đồng bộ q trình giấu và hồi phục thơng tin - một
trong những vấn đề khó khăn và quan trọng cần giải
quyết trong kỹ thuật truyền tin trải phổ. Khi kích
thước khối tăng lên (số đỉnh khoảng 1000) lỗi bit sẽ
giảm đáng kể. Hình 1 trình bày kết quả thử nghiệm
với khối khơng gian kích thước (0.01x0.01) độ
(khoảng 1km2 trên bản đồ phẳng tỷ lệ 1:50.000), có
chứa 909 đỉnh, số mẫu thử nghiệm là 10.000. Kết quả
cho thấy lỗi bít trung bình không quá ba phần vạn.
(0.027%) cho cả 3 trường hợp (không giấu, giấu bit 0
và giấu bit 1).
VI. KẾT LUẬN
Phương pháp và các kết quả thử nghiệm đã được
trình bày trong bài này cho thấy giấu thông tin bền
vững sử dụng kỹ thuật thông tin trải phổ trong dữ liệu

[4] MARTIN KUTTER, FREDRIC JORDAN, FRANK
BOSSEN, Digital Signature of Color Images using
Amplitude Modulation, 1015 Lausanne Switzerland,

năm 2000.
[5] M. RAMKUMAR, ALI N. AKANSU, A Robust Data
Hiding Scheme for Images Using DFT, New Jersey
Institute of Technology, Newark, NJ 07102.
[6] R. Z. WANG, C. F. LIN, AND J. C. LIN. Image
Hiding by LSB Substitution and Genetic Algorithm,
Proceedings of International Symposium on
Multimedia Information Processing, Chung-Li,
Taiwan, R.O.C, December 1998, 671-683.
[7] VŨ BA ĐÌNH, NGUYỄN XUÂN HUY, ĐÀO
THANH TĨNH, Đánh giá khả năng giấu dữ liệu trong
bản đồ số, Tạp chí Tin học và Điều khiển học, số
4/2000, 347-353.
[8] VŨ BA ĐÌNH, NGUYỄN XUÂN HUY, ĐÀO
THANH TĨNH, Kỹ thuật giấu dữ liệu trong bản đồ
số, Chuyên san Bưu chính Viễn thơng, số 8/2002, 8592.
[9] VŨ BA ĐÌNH, Giấu thông tin trong cơ sở dữ liệu
không gian, Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và
cơng nghệ Qn sự, số 4, 30-37.