Một số kỹ thuật giấu tin trong video và ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

NGÔ THỊ NGUYỆT THANH

MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG VIDEO VÀ
ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

ĐÀ NẴNG – Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

NGÔ THỊ NGUYỆT THANH

MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG VIDEO VÀ
ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 8480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
Người hướng dẫn khoa học: TS. Huỳnh Bá Diệu

ĐÀ NẴNG – Năm 2022

LỜI CẢM ƠN

Luận văn đưọc thực hiện tại Trường Đại học Duy Tân, dưới sự hướng

dẫn của TS. Huỳnh Bá Diệu. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý
Thầy, Cô của Trường Đại học Duy Tân đã giúp tơi hồn thành luận văn này.

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Huỳnh Bá
Diệu đã tận tình hướng dẫn cho tơi những kiến thức quý báo về nghiên cứu
khoa học, giúp tơi hồn thành luận văn. Ngồi những kiến thức về khoa học,
thầy cũng là Người chia sẻ, động viên tôi trong những lúc khó khăn.

Xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Gia Như, TS. Hồ Văn Nhàn,
TS. Hà Như Hằng, Khoa Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Duy Tân, Viện
Đào tạo Quốc tế, các nhà khoa học trong và ngoài ngành, các tác giả đồng
cơng bố, các tác giả có tài liệu đã trích dẫn trong luận văn về sự hỗ trợ, hợp
tác có hiệu quả trong suốt q trình nghiên cứu khoa học của mình.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo trường Đại học Duy Tân, sự biết
ơn đối với gia đình, bạn bè thân thiết, các đồng nghiệp vì đã tạo nhiều điều
kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập, liên tục động viên để duy trì nghị
lực, sự cảm thông, chia sẻ về thời gian lẫn công việc và các khía cạnh khác
của cuộc sống trong suốt quá trình để hồn thành luận văn.

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2022
Tác giả

Ngô Thị Nguyệt Thanh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không
trùng lặp với các đề tài khác.

Tác giả

Ngô Thị Nguyệt Thanh

MỤC LỤC

NỘI DUNG Trang

LỜI CẢM ƠN....................................................................................................i

LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................ii

MỤC LỤC........................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.........................................................................vii

MỞ ĐẦU..........................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................1

2. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................2

3. Nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................................2

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................3

5. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................3

6. Tổng quan vấn đề nghiên cứu.......................................................................3

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN...............................5

1.1. Sơ lược về giấu thông tin..................................................................5

1.1.1. Kỹ thuật giấu tin..........................................................................5

1.1.2. Giấu thông tin mật.......................................................................7

1.1.3. Giấu thơng tin thủy vân...............................................................7

1.2. Mơ hình giấu thơng tin.....................................................................8

1.3. Môi trường giấu tin........................................................................10

1.3.1. Giấu tin trong ảnh......................................................................10

1.3.2. Giấu tin trong audio...................................................................11

1.3.3. Giấu tin trong video...................................................................12

1.3.4. Giấu tin trong văn bản (Text)....................................................13

1.3.5. Các môi trường giấu tin khác.....................................................13

1.4. Một số ứng dụng và xu hướng phát triển.....................................13

1.4.1. Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection).......................13
1.4.2. Xác thực thông tin (authentication)...........................................14

1.4.3. Phát hiện giả mạo thông tin (tamper detection).........................15
1.4.4. Dấu vân tay (fingerprinting)......................................................15
1.4.5. Dán nhãn (labeling)...................................................................15
1.4.6. Giấu tin mật (steganography)....................................................16
1.4.7. Kiểm soát sao chép (copy control)............................................16
1.5. Một số định dạng tệp video............................................................17
1.5.1. Khung và cấu trúc khung...........................................................17
1.5.2. Một số loại định dạng video phổ biến........................................18
1.6. Sơ đồ giấu tin và tách tin trong video...........................................20
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP GIẤU TIN TRONG VIDEO.......................22
2.1. Một số thuật toán bổ trợ cho giấu tin trong video...........................22
2.1.1. Thuật toán DES..........................................................................22
2.1.2. LSB Coding...............................................................................24
2.1.3. Kỹ thuật ẩn video trong các miền biến đổi: DCT và DWT.......25
2.1.4. Thuật toán NOLSB....................................................................30
2.2. Kỹ thuật giấu thơng tin trên khung hình của video.........................33
2.2.1. Giấu thông tin bằng kỹ thuật LSB.............................................33
2.2.2. Giấu tin trên khung hình bằng mặt phẳng phân đoạn nhiễu
BPCS.......................................................................................................34
2.3. Kỹ thuật giấu thông tin trên âm thanh của video........................38
2.3.1. Âm thanh số...............................................................................38
2.3.2. Các định dạng của âm thanh số.................................................40
2.3.3. Một số phương pháp giấu tin trong âm thanh số.......................41
2.4. Đánh giá chất lượng âm thanh hoặc khung hình sau giấu tin....47
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM.......................................48

3.1. Môi trường cài đặt và demo chương trình...................................48
3.1.1. Môi trường cài đặt: Matlab R2021a...........................................48
3.1.2. Giới thiệu giao diện chương trình..............................................49

3.2. Thực hiện thử nghiệm....................................................................49
3.2.1. Giấu tin vào video......................................................................50
3.2.2. Tách tin đã giấu từ video ra file.................................................53

3.3. Đánh giá chất lượng khung hình và âm thanh sau giấu tin........58
KẾT LUẬN....................................................................................................60
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt
tắt
AAC Advanced Audio Coding Định dạng âm thanh chuẩn
AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến
Định dạng số đa phương tiện
AVI Audio Video Interle
của Microsoft
DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn Mã hóa Dữ liệu
DCT Discrete Cosine Tranform Phép biến đổi Cosin rời rạc
DFT Discrete Fourier stransform Biến đổi Fourier rời rạc
Nén âm thanh không mất dữ
FLAC Free Lossless Audio Codec
liệu
FT Fourier Transform Biến đổi Fourier
Hệ thống thính giác của con
HAS Human Auditory System
người
LSB Least Significant Bit Bít có trọng số nhỏ nhất
MSE Mean Square Error Sai số bình phương
Bit có giá trị 1 và ở hàng lớn

MSB Most Significant Digit
nhất
MP3 Movie Picture Experts Group-
Layer 3 Định dạng nén âm thanh
PCM Pulse Code Modulation
PSNR Peak Signal to Nosise Ratio Điều biến mã xung
WAV Waveform Audio Format Tín hiệu nhiễu
Định dạng âm thanh dạng sóng
WMA Windows Media Audio Định dạng âm thanh của

Microsoft

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các hình thức giấu tin.....................................................................16
Hình 1.2: Lược đồ chung cho quá trình giấu tin.............................................17
Hình 1.3: Lược đồ chung cho quá trình giải mã..............................................18
Hình 1.4: Sơ đồ giấu tin và tách tin trong video.............................................28
Hình 2.1: Fiestel Function (F).........................................................................31
Hình 2.2: Quá trình LSB coding.....................................................................33
Hình 2.3: Mặt phẳng bit biểu diễn điểm ảnh...................................................43
Hình 2.4: Khối nhiễu và khối nhiều thơng tin.................................................44
Hình 2.5: Tách khung hình từ tập tin video.....................................................45
Hình 2.6: Mơ phỏng sóng âm thanh................................................................47
Hình 2.7: Sơ đồ giấu tin trên 8 bit LSB của audio..........................................50
Hình 2.8: Mơ hình dựa vào tiếng vang............................................................54
Hình 3.1: Giao diện của chương trình.............................................................57
Hình 3.2: Giao diện khi chạy chương trình.....................................................57
Hình 3.3: Chọn file video nguồn.....................................................................59
Hình 3.4: Chọn file chứa nội dung thơng tin giấu...........................................59

Hình 3.5: Chọn nơi lưu file video mang tin....................................................60
Hình 3.6: Dữ liệu đầu vào được load lên giao diện.........................................60
Hình 3.7: Đã giấu xong tin..............................................................................61
Hình 3.8: Bắt đầu giải tin................................................................................62
Hình 3.9: Chọn file mang thơng tin giấu.........................................................63
Hình 3.10: Chọn nơi lưu file chứa tin trích xuất.............................................63
Hình 3.11: Nhập số byte cần lấy để trích xuất................................................64
Hình 3.12: Thực hiện xong việc tách tin đã giấu............................................64
Hình 3.13: Làm mới chương trình...................................................................65
Hình 3.14: Thốt khỏi chương trình................................................................65

1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, môi trường mạng Internet phát triển rộng
rãi cùng với sự hỗ trợ của các phương tiện đa truyền thơng cho phép tương tác
với thơng tin số hóa đã đem lại nhiều thuận lợi và cơ hội cho con người trên
mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, trong giao lưu, hợp tác, kinh doanh,...
Nhưng đồng thời, nó cũng đặt ra nhiều thách thức trong việc đảm bảo an tồn
cho các thơng tin được truyền giao qua các phương tiện truyền thông. Hiện
nay, truyền thông kỹ thuật số phải đối mặt với những thách thức trong việc
duy trì truyền dữ liệu an toàn khi trao đổi qua Internet. Việc sử dụng một cách
bình đẳng, an tồn các dữ liệu đa phương tiện cũng như cung cấp thơng tin
chính xác một cách kịp thời tới nhiều người dùng cũng là một vấn đề quan
trọng. Hơn nữa, sự phát triển mạnh của các phương tiện kỹ thuật số đã làm
cho việc lưu trữ, sửa đổi và sao chép dữ liệu ngày càng đơn giản, từ đó việc
bảo vệ bản quyền và chống xâm phạm trái phép các dữ liệu đa phương tiện
(âm thanh, hình ảnh, tài liệu) cũng gặp nhiều khó khăn. Tình trạng xâm nhập

trái phép dữ liệu, lấy cắp, xuyên tạc thông tin, vi phạm và tranh chấp bản
quyền các dữ liệu số, những vấn nạn, thách thức đó khơng chỉ riêng cho cá
nhân, cơng ty hay doanh nghiệp nào mà là của tất cả các quốc gia trong thời
đại công nghệ số như hiện nay.

Ở Việt Nam, nhiều văn bản pháp luật đã được Quốc hội ban hành nhằm
đảm bảo chủ quyền số, làm chủ khơng gian mạng, góp phần bảo đảm quốc
phòng, an ninh đất nước. Một số luật tiêu biểu như Luật an ninh quốc gia số
32/2004/QH11 được Quốc hội thông qua ngày 03/12/2004; Luật Giao dịch
điện tử số 51/2005/QH11 được Quốc hội thông qua ngày 29/11/2005; Luật
Công nghệ thông tin số 67/2006/QH11 được Quốc hội thông qua ngày
29/6/2006; Luật an tồn thơng tin mạng đã được Quốc hội thơng qua ngày
19/11/2015 và có hiệu lực từ ngày 1/7/2016...Thủ tướng Chính phủ cũng ban

hành quyết định số 63/QĐ-TTg ngày 13/01/2010 về việc phê duyệt Quy
hoạch phát triển an tồn thơng tin số quốc gia đến năm 2020. Ngoài hệ thống
luật, văn bản pháp qui chúng ta cần phải có những biện pháp kỹ thuật để bảo
mật dữ liệu, đảm bảo an tồn thơng tin. Do đó, việc phát triển các kỹ thuật
đảm bảo an ninh dữ liệu là việc làm cần thiết, trong đó có kỹ thuật giấu tin.
Cơng nghệ này ra đời đã phần nào giải quyết được các khó khăn trên là giấu
thông tin trong các nguồn đa phương tiện như các nguồn âm thanh, hình ảnh,
ảnh tĩnh. Mục tiêu của giấu thông tin là làm cho thông tin trở nên vơ hình, từ
đó khiến ta khơng thể thấy được đối tượng.

Kỹ thuật giấu tin đang thu hút sự quan tâm của nhiều nghiên cứu trên
thế giới, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh, an toàn và bảo mật dữ liệu. Ở Việt
Nam, cũng đã có nhiều cơng trình nghiên cứu được cơng bố về kỹ thuật giấu
tin trong ảnh, tuy nhiên kỹ thuật giấu tin trong video vẫn còn hạn chế. Trong
đề tài nghiên cứu này sẽ tìm hiểu một số kỹ thuật giấu tin trong video, trình
bày các cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài nghiên cứu phát triển kỹ thuật giấu

tin trong video.
2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để thực hiện giấu tin, tìm hiểu các nghiên
cứu có liên quan, dựa vào cơ sở các nghiên cứu đã tìm hiểu được để xây dựng
chương trình giấu tin trong video với hình thức giấu trên khung hình và âm
thanh của video, sau đó kết hợp video đã giấu trên khung hình và âm thanh có
giấu tin để được một video đã giấu tin hoàn chỉnh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu một số cơng trình khoa học, các thuật tốn liên quan giấu
tin trong Video. Nghiên cứu về lập trình Matlab để xây dụng demo chương
trình.

Chương trình tính tốn được thực hiện bởi 2 thuật tốn: DES và LSB.
Thuật tốn DES để mã hóa dữ liệu bí mật và cũng để giải mã ở phía thu.

Thuật toán LSB (Least Significant Bit) được sử dụng để ẩn dữ liệu bí mật
đằng sau khung hình của video.

Chương trình được thực hiện bằng công cụ Matlab phiên bản 2021,
công cụ này cũng được dùng thiết kế giao diện demo của chương trình thực
nghiệm giấu tin trong video.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là ảnh số (khung hình tách ra của
video), âm thanh (âm thanh được tách ra của video) và video số.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu tập trung vào video định dạng
AVI không nén.

5. Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các phương pháp giấu tin và
tổng hợp các nghiên cứu có liên quan. Lập luận để đưa ra một số cải tiến
trong phương pháp giấu tin mới. Phân tích các cơng trình nghiên cứu khoa
học về giấu tin trong video có liên quan đã được cơng bố, từ đó áp dụng xây
dựng chương trình cài đặt, giấu tin trên video, thử nghiệm và đánh giá dựa
trên các thử nghiệm đó để đưa ra một số nhận xét nhất định trong phạm vi
nghiên cứu hoặc định hướng phát triển mở rộng tiếp theo.
6. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Luận văn chủ yếu tập trung nghiên cứu một số kỹ thuật giấu tin trong
video. Tìm hiểu một số cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố trước đây. Tại
Việt Nam, cũng có nhiều nghiên cứu về kỹ thuật giấu tin, nhưng số lượng
chưa nhiều, chủ yếu tập trung trong lĩnh vực giấu tin trên ảnh số. Vì vậy,
trong luận văn này sẽ trình bày thêm một số thuật toán khác về giấu tin trong
video và xây dựng chương trình thực nghiệm chạy trên phần mềm Matlab.
Ngồi phần mở đầu, phần kết luận, đề tài gồm 3 chương chính:

Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật giấu tin
Trình bày một số vấn đề liên quan đến giấu tin, phân loại các kỹ thuật
giấu tin, mô hình giấu thơng tin, các mơi trường giấu tin, ứng dụng của giấu
tin, các đặc tính riêng của từng loại tệp video, sơ đồ giấu và tách tin trong
video.
Chương 2: Phương pháp giấu tin trong video
Trình bày một số kỹ thuật giấu tin trong video, cơ sở lý thuyết giấu tin
trên khung hình và âm thanh của video, đánh giá chất lượng khung hình và
audio sau quá trình giấu tin.
Chương 3: Chương trình thực nghiệm
Dựa trên một số kỹ thuật giấu tin trên video được trình bày ở chương 2,

chương này sẽ đưa ra chương trình thử nghiệm chạy trên phần mềm Matlab
và đánh giá kết quả kỹ thuật giấu thông tin trên video đã tìm hiểu.

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẤU TIN

1.1. Sơ lược về giấu thông tin
1.1.1. Kỹ thuật giấu tin

Ngày nay, để giao tiếp bí mật và an toàn, steganography video đã trở
thành một lựa chọn được ưa chuộng. Ví dụ, Internet đã cách mạng hóa thế
giới hiện đại và rất nhiều ứng dụng dựa trên Internet được giới thiệu ngày nay
đã làm tăng thêm mức độ tiện nghi và kết nối cao trong mọi khía cạnh của
cuộc sống con người. Tính đến tháng 9 năm 2009, khoảng 1,73 tỷ người trên
thế giới sử dụng Internet cho nhiều mục đích khác nhau, từ truy cập thông tin
cho nhu cầu giáo dục đến giao dịch tài chính, mua sắm hàng hóa và dịch vụ.
Khi thế giới hiện đại đang dần trở nên “khơng có giấy tờ” với lượng thông tin
khổng lồ được lưu trữ và trao đổi qua Internet, thì bắt buộc phải có các biện
pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu.

Ý tưởng che giấu thông tin để truyền đi đã được con người nghĩ ra từ
rất lâu, mục đích của việc này nhằm ẩn đi các thông tin cần giữ bí mật. Trước
đây, trong cuộc cách mạng của Mỹ, mực không màu cũng được sử dụng để
trao đổi thông điệp giữa người Mỹ và người Anh, thời kỳ này các kỹ thuật
giấu tin được áp dụng chủ yếu để truyền thơng tin bí mật trong chiến tranh và
một số ít trong các lĩnh vực khác. Gần đây, Ủy ban di sản văn hóa quốc gia
Italia đã cơng bố một thông tin làm xôn xao trong giới khoa học về bức họa
nổi tiếng có nụ cười bí ẩn của nàng Mona Lisa. Khi các nhà nghiên cứu dùng
kính lúp có độ phóng đại cao soi vào bức tranh nguyên gốc hiện đang trưng
bày tại bảo tàng Louvre, họ cho rằng đã tìm thấy những ký tự và con số nhỏ
xíu trong đơi mắt nàng. Có thể, thiên tài Leonardo Da Vinci trong khi vẽ tác

phẩm này đã bí mật truyền đi một thơng điệp nào đó mà hiện nay người ta vẫn
chưa giải mã được.

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, cùng với việc
bùng nổ nhu cầu trao đổi thông tin với lượng lớn dữ liệu được truyền trên
Internet. Các dữ liệu số này có thể bị biên tập, chỉnh sửa hoặc nhân bản một
cách dễ dàng bởi những kẻ tấn cơng. Vì vậy, tính an tồn và bảo mật của
những dữ liệu số này ngày càng được quan tâm với nhiều giải pháp được đề
xuất. Những giải pháp này có thể được chia ra làm 2 loại, đó là mã hóa thơng
tin (Cryptography) và giấu tin (Steganography). Mã hóa thơng tin là thơng tin
sẽ được mã hóa trước khi được truyền đi, vì thế dữ liệu truyền đi sẽ được bảo
mật, tuy nhiên, cách này sẽ kích thích sự tị mị của những kẻ tấn cơng vì dữ
liệu được chuyển sang một phiên bản khơng có ý nghĩa. Trong khi đó, giấu tin
là giải pháp nhúng những thông tin mật vào một dữ liệu mang thơng tin như
văn bản, hình ảnh, audio hay video để đảm bảo tính bảo mật của thơng tin
được nhúng.

Giấu tin là một kỹ thuật nhúng một lượng thông tin số nào đó vào trong
một đối tượng dữ liệu số khác. Giấu tin khác mã hóa, giấu tin là giấu một
lượng thơng tin vào đối tượng số nào đó mà khơng làm ảnh hưởng nhiều đến
chất lượng ban đầu của đối tượng đó, nó là một hình thức che giấu sự tồn tại
của thơng điệp, có nghĩa là chỉ giấu đi sự hiện diện của thơng tin, trong khi
mã hóa là biến thơng tin ở định dạng bình thường sang dạng thơng tin khơng
thể hiểu được nếu khơng có phương tiện giải mã, có nghĩa là mã hóa sẽ giấu
đi ý nghĩa của thông tin.

Kỹ thuật giấu nhằm hai mục đích: một là bảo mật cho dữ liệu được đem
giấu, hai là bảo vệ cho chính đối tượng mang tin giấu. Hai mục đích này dẫn
đến hai kỹ thuật chủ yếu của giấu tin, đó là giấu tin mật (Steganoraphy) và
thủy vân số (Watermarking) [1].

Bảo mật thông tin bằng giấu tin có hai khía cạnh. Một là bảo mật cho
dữ liệu đem giấu (embedded data), chẳng hạn như giấu tin mật: thông tin mật

được giấu kỹ trong một đối tượng khác sao cho người khác không phát hiện
được (steganography). Hai là bảo mật chính đối tượng được dùng để giấu dữ
liệu vào (host data), chẳng hạn như ứng dụng bảo vệ bản quyền, phát hiện
xuyên tạc thông tin (watermarking)...
1.1.2. Giấu thông tin mật

Kỹ thuật giấu thông tin mật (Steganography) là kỹ thuật truyền tin mà
trong đó thơng tin ẩn được giấu trong thơng tin chính. Khái niệm
“Steganography” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, phiên dịch ra nó có nghĩa là “tài
liệu được phủ” (covered writing). Thơng tin mật được truyền từ người gửi đến
người nhận cần được đảm bảo khơng làm cho người thứ ba có thể phát hiện.
Steganography có thể dùng thêm khóa (Intrinsic Steganography) để tăng tính
bảo mật cho thơng tin, hoặc là giấu tin thuần túy (Pure Steganography) khơng
dùng khóa [4]. Giấu thơng tin mật có hai loại là giấu tin mật dạng ngôn ngữ
(Linguistic Steganography), nghĩa là dùng ngôn ngữ thông thường để gửi
thơng tin bí mật, ví dụ bạn có thể ngụy trang thông tin mật ẩn trong các thông
tin rác (thơng tin có nội dung mở và khơng gây sự chú ý đối với người khác)
hoặc dùng ngơn ngữ có qui ước ngầm...; còn giấu tin mật dạng kỹ thuật
(Technical steganography) là kỹ thuật sử dụng các phương pháp khoa học để
làm ẩn thơng tin, ví dụ như dùng mực hóa học để che giấu thơng tin hay các
kỹ thuật sử dụng thơng tin dư thừa trong văn bản, hình ảnh, âm thanh, video.
1.1.3. Giấu thông tin thủy vân

Kỹ thuật thuỷ vân số (watermarking) là kỹ thuật nhúng nhãn hiệu
(trademark), thẻ (tag) hay nhãn (label)... trong dữ liệu đa phương tiện hoặc
đối tượng khác sao cho có thể tách chúng ra sau này. Khái niệm watermark

bắt nguồn từ việc viết thông điệp bằng thứ mực vơ hình lên giấy, và chỉ có thể
đọc được khi nhúng nó xuống nước. Thủy vân số có hai loại là thủy vân ẩn
(Imperceptible watermarking) và thủy vân hiện (Visible watermarking). Đối

với thủy vân ẩn thì yêu cầu đặt ra là thông tin nhúng bị che dấu để người khác
không phát hiện được. Thủy vân ẩn thường dùng là nhúng các thông tin về
bản quyền sản phẩm. Ngược lại, với thủy vân hiện thì thơng tin hiển thị cơng
khai trên sản phẩm để người khác có thể phát hiện được. Thủy vân hiện
thường nhúng thông tin như logo, tên tác giả, địa chỉ website...

Sự khác biệt cơ bản giữa kỹ thuật giấu thông tin thủy vân và giấu thông
tin mật là ở chỗ, thủy vân số tập trung chủ yếu trong ứng dụng bảo vệ các đối
tượng chứa, dữ liệu nhúng chủ yếu là các thông tin về bản quyền đối với sản
phẩm số nên dung lượng dữ liệu nhúng thường khơng lớn, có thể hiện hoặc ẩn
trong đối tượng chứa; trong khi đó kỹ thuật truyền thông tin mật lại quan tâm
đến việc dữ liệu nhúng có dung lượng lớn, ln ẩn trong đối tượng chứa sao
cho không bị người khác phát hiện.

Giấu tin

Kênh truyền Giấu tin Ẩn Đánh dấu
bản quyền
ẩn mật danh

Giấu tin mật Giấu tin mật Thủy vân Thủy vân không
dạng ngôn ngữ dạng kỹ thuật bền vững bền vững

Dấu vân Thủy vân
tay số

Thủy vân ẩn Thủy vân hiện

Hình 1.1: Các hình thức giấu tin
1.2. Mơ hình giấu thơng tin
Mơ hình giấu tin gồm 2 q trình: giấu thơng tin vào phương tiện chứa
và trích lấy thơng tin từ phương tiện chứa ra ngoài.

Phương tiện Thông tin cần giấu Phương tiện chứa
chứa tin Bộ nhúng thông tin đã được giấu tin

Khóa Phân phối

Hình 1.2: Lược đồ chung cho quá trình giấu tin
Thơng tin cần giấu tùy theo mục đích của người sử dụng, nó có thể là
thơng điệp (với các tin mật) hay các logo, hình ảnh bản quyền.
Phương tiện chứa: các file ảnh, text, audio, video là môi trường để
nhúng tin.
Bộ nhúng thông tin: là những chương trình thực hiện việc giấu tin.
Đầu ra: là các phương tiện chứa đã có giấu thơng tin trong đó.
Tách thông tin từ các phương tiện chứa diễn ra theo quy trình ngược lại
với đầu ra là thông tin đã được giấu vào phương tiện chứa. Phương tiện chứa
sau khi tách lấy thơng tin có thể được sử dụng quản lý theo những yêu cầu
khác nhau.
Quá trình giải mã: Sau khi nhận được đối tượng phương tiện có giấu
thơng tin, q trình giải mã được thực hiện thơng qua một giải mã ứng với bộ
nhúng thông tin cùng với khóa của q trình nhúng. Kết quả thu được gồm
phương tiện chứa gốc và thông tin đã giấu. Bước tiếp theo thông tin đã giấu sẽ
được xử lý kiểm định so sánh với thông tin ban đầu.

Khóa

Phương tiện chứa Bộ giải mã tin Phương tiện
đã được giấu tin chứa tin

Thông tin giấu Kiểm định

Hình 1.3: Lược đồ chung cho quá trình giải mã
1.3. Môi trường giấu tin
1.3.1. Giấu tin trong ảnh
Ảnh trên máy tính được tạo thành từ các điểm ảnh nhỏ (pixel) có màu
sắc. Kỹ thuật giấu tin trong ảnh thường được thực hiện bằng cách thay thế
một vài pixel ít quan trọng nhất trong ảnh gốc, nhằm mục đích khơng làm ảnh
hưởng đến chất lượng ảnh hoặc không thể nhận thấy sự thay đổi sau khi giấu
tin so với ảnh gốc bằng mắt thường. Do lượng thơng tin được truyền có định
dạng hình ảnh là rất lớn, có vai trị quan trọng, ví dụ như nhận thực, xác định
xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, chữ ký số... nên các ứng dụng
liên quan đến giấu tin trong ảnh chiếm tỷ lệ lớn. Đây cũng là một kỹ thuật
được trùm khủng bố Osama Bin Laden dùng để liên lạc với đồng bọn trong
vụ tấn công ngày 11 tháng 9 năm 2001 và đã qua mặt được các cơ quan an
ninh.
Giấu thông tin trong ảnh hiện nay chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các chương
trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu tin trong đa phương tiện bởi
lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn, hơn nữa giấu thông tin

trong ảnh cũng đóng vai trị hết sức quan trọng đối với hầu hết các ứng dụng
bảo vệ an toàn thông tin như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông
tin, bảo vệ bản quyền tác giả.

Thông tin sẽ được giấu cùng với dữ liệu ảnh nhưng chất lượng ảnh ít
thay đổi và chẳng ai biết được đằng sau ảnh đó mang những thơng tin có ý

nghĩa. Ngày nay, khi ảnh số đã được sử dụng rất phổ biến thì giấu thơng tin
trong ảnh đem lại rất nhiều ứng dụng quan trọng trên nhiều lĩnh vực đời sống
xã hội. Ví dụ, trong các dịch vụ ngân hàng và tài chính ở một số nước phát
triển, thuỷ vân số được sử dụng để nhận diện khách hàng trong các thẻ tín
dụng. Mỗi khách hàng có một chữ kí viết tay, sau đó chữ kí này được số hố
và lưu trữ trong hồ sơ của khách hàng. Chữ kí này sẽ được sử dụng như là
thuỷ vân để nhận thực thông tin khách hàng.Trong các thẻ tín dụng, chữ
kí tay được giấu trong ảnh của khách hàng trên thẻ. Khi sử dụng thẻ, người
dùng đưa thẻ vào một hệ thống, hệ thống có gắn thiết bị đọc thuỷ vân trên ảnh
và lấy được chữ kí số đã nhúng trong ảnh. Thuỷ vân được lấy ra sẽ so sánh
với chữ kí số đã lưu trữ xem có trùng hợp khơng, từ đó xác định nhận thực
khách hàng.
1.3.2. Giấu tin trong audio

Kỹ thuật giấu thông tin trong audio phụ thuộc vào hệ thống thính giác
của con người (HAS - Human Auditory System). HAS cảm nhận được các tín
hiệu ở dải tần rộng và công suất thay đổi lớn, nhưng lại kém trong việc phát
hiện sự khác biệt nhỏ giữa các dải tần và cơng suất. Điều này có nghĩa là, các
âm thanh to, cao tần có thể che giấu được các âm thanh nhỏ thấp một cách dễ
dàng. Kênh truyền tin cũng là một vấn đề. Kênh truyền hay băng thông chậm
sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thông tin sau khi giấu. Giấu thông tin trong
audio yêu cầu rất cao về tính đồng bộ và tính an tồn của thông tin.