Báo cáo tốt nghiệp: Nghiên cứu kỹ thuật "che dấu" tin trong tài liệu "số hóa" pptx

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
*


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
Đề Tài:

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT “CHE GIẤU” TIN
TRONG TÀI LIỆU “SỐ HOÁ”


Giáo viên hướng dẫn : PSG.TS.Trịnh Nhật Tiến
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thuỳ Liên
Lớp : CT701
Mã SV : 10405 Khoá : 7


NỘI DUNG CHÍNH
Chương 1: VẤN ĐỀ MÃ HOÁ THÔNG TIN
Chương 2: VẤN ĐỀ GIẤU TIN
Chương 3: PHỐI HỢP MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN
Chƣơng 1: VẤN ĐỀ MÃ HOÁ THÔNG TIN
1.1 KHÁI NIỆM MÃ HOÁ THÔNG TIN
Định nghĩa: Hệ mật mã là một bộ 5 (P, C, K, E, D)
thoả mãn các điều kiện sau:
1. P là một tập hữu hạn các bản rõ có thể.
2. C là tập hữu hạn các bản mã có thể.
3. K (không gian khoá) là tập hữu hạn các khoá có thể.
4. Đối với mỗi k K có một quy tắc mã: P → C và một
quy tắc giải mã tương ứng d

k
D. Mỗi e
k
: P → C và
d
k
: C → P là những hàm mã:
d
k
(e
k
(x)) = x với mọi bản rõ x P.




Kênh liên lạc
T
S
Bộ mã
hoá
Bộ giải
mã
R
Kênh an
toàn
Nguồn khoá
1.2 PHÂN LOẠI MÃ HOÁ
Các hệ thống mã hoá phổ biến thuộc một trong 2 loại sau:
Mã hoá với khoá đối xứng(Symmetric-key Encryption)

Mã hoá với khoá công khai (Public-key Encryption)
Mã hóa đối xứng là hệ mã hoá mà biết được khoá lập
mã thì “dễ ” tính khoá giải mã và ngược lại. Trong một số
trường hợp, hệ mã hoá khoá đối xứng có khoá lập mã giải
mã trùng nhau.
Mã hóa với khoá công khai sử dụng 2 khóa khác nhau
để mã hóa và giải mã thông tin.
1 Hệ mã hoá đối xứng cổ điển
1.Mã dịch vòng
2. Mã thay thế
3. Mã Affine
4. Mã Vigenere
5. Mã Hill
6. Mã Hoán vị
7. Mã dòng
1.2 HỆ MÃ HOÁ ĐỐI XỨNG

2 Hệ mã hoá đối xứng hiện đại
1. Mã theo chuỗi bit
2. Mã theo chữ
3. Mã theo khối
4. Mã mũ
5. DES

1. 3 HỆ MÃ HOÁ KHOÁ CÔNG KHAI
1 Hệ mật mã RSA
Định nghĩa:
Cho n = p * q với p, q là số nguyên tố lớn.
Đặt P = C = Zn
Chọn b nguyên tố với , = (p - 1)(q - 1).

K = {(n, a, b): a * b 1 (mod )}.
Giá trị n và b là công khai, và a là bí mật
Với mỗi K = (n, a, b), mỗi x P, y C, ta có:
Hàm mã hoá: y = e
k
(x) = x
b
mod n
Hàm giải mã: d
k
(x) = y
a
mod n
)(n

)(n

)(n




Thực hiện hệ mật
Để thiết lập hệ thống, R sẽ tuân theo các bước sau:
1. R tạo 2 số nguyên tố lớn p và q.
2. R tính n = p * q và = (p - 1)(q - 1)
3. R chọn một số ngẫu nhiên b (1 < b < ) sao cho
UCLN(b, ) = 1
4. R tính a = b-1 mod dùng thuật toán Euclide mở rộng.
5. R công bố n và b trong một danh bạ và dùng chúng

làm khoá công khai.
)(n

)(n

)(n

)(n

Chƣơng 2 VẤN ĐỀ GIẤU TIN
2.1 KHÁI NIỆM VỀ GIẤU TIN
1. Khái niệm thông tin “số hoá”
2. Khái niệm giấu tin
Giấu tin là giấu (hoặc nhúng) một lượng thông tin số
vào trong đối tượng dữ liệu số khác. “Giấu tin” nhiều khi
không phải chỉ hành động giấu theo nghĩa thông thường,
mà chỉ mang ý nghĩa quy ước.
 Mục đích của giấu tin
Giấu tin phục vụ cho hai mục đích trái ngược nhau :
-Bảo mật cho những dữ liệu được giấu trong đối tượng chứa.
-Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính đối tượng
chứa dữ liệu giấu trong đó.
 Hai lĩnh vực giấu tin

Giấu thông tin
<Information
hiding>
Thuỷ vân số
<Watermarking>
Giấu thông tin bí

mật
<Steganography>
 Mô hình giấu tin
 Mô hình giấu tin vào phương tiệnchứa
Thông tin cần giấu
M
Khoá giấu tin
Phương
tiện chứa
tin C
Bộ
nhúng
thông tin
Phương
tiện chứa
tin đã
được giấu
(S)
Phân phối


Mô hình tách tin từ phương tiện chứa
Thông tin đã
giấu M
Khoá giấu tin
Phương
tiện
chứa
tin C
Phương

tiện chứa
tin đã được
giấu (S)
Bộ
nhúng
thông
tin
 Phân loại kỹ thuật giấu tin
(1) Phân loại theo phương tiện chứa tin.
(2) Phân loại theo cách thức tác động lên
phương tiện.
(3) Phân loại theo mục đích sử dụng.
 Các thành phần trong kỹ thuật giấu tin
(1) Phương tiện chứa tin
(2) Thông tin cần che giấu
(3) Khoá giấu tin
2.2 CÁC GIAO THỨC GIẤU TIN
1. Giấu tin thuần thuý
Định nghĩa 1: Giấu tin thuần tuý
Bộ bốn giá trị δ = (C, M, D, E) được gọi là Hệ giấu tin
thuần tuý trong đó:
- C là tập các phương tiện chứa thông tin có thể, M là
tập các thông điệp cần giấu |C| ≥ |M|.
- E: C×M  C là hàm nhúng và D: C  M là hàm
tách, với tính chất D(E (c, m) ) = m với m € M và c € C.
2. Giấu tin sử dụng khoá bí mật
Định nghĩa 2: Giấu tin sử dụng khoá bí mật
Bộ năm giá trị δ = (C, M, K, D
k
, E

k
) được gọi là hệ
giấu tin sử dụng khoá bí mật, trong đó:
- C là tập các phương tiện chứa có thể, M là tập các
thông điệp cần giấu với |C| ≥ |M|, K là tập các khoá bí
mật.
- Ek: C ×M×K  C và Dk: C ×K  M với điều kiện
D
k
(E
k
(c, m, k), k) = m với mọi m € M, c € C và k € K.
3. Giấu tin với khoá công khai
Hệ thống giấu tin với khoá công khai cũng
yêu cầu có hai khoá: khóa bí mật và khóa công
khai. Khóa công khai được lưu trong Cơ sở dữ
liệu khoá công khai, giống như mật mã với
khoá công khai, và được dùng trong quá trình
nhúng thông tin. Khoá bí mật chỉ người nhận
mới biết và được dùng trong quá trình tách lấy
thông tin, tái tạo lại thông điệp ban đầu.
2.3 GIẤU TIN TRONG DỮ LIỆU ĐA
PHƢƠNG TIỆN
1. Giấu tin trong ảnh
2. Giấu tin trong audio
3. Giấu tin trong video
2. 4 PHƢƠNG PHÁP GIẤU TIN TRONG MÔI
TRƢỜNG ĐA PHƢƠNG TIỆN
1.Một số ký hiệu
- Ký hiệu c là phương tiện chứa, giả sử nó có độ dài là l(c),

được biểu diễn bằng chuỗi các thành phần ci (1 ≤ i ≤ l(c)).
- Phương tiện chứa đã có tin giấu, ký hiệu là s, là chuỗi các
phần tử s
i
, và độ dài phương tiện chứa (đã có giấu tin) không
thay đổi.
- Khoá được dùng để giấu tin, ký hiệu là k.
- Thông điệp bí mật cần giấu là m, có độ dài là l(m). Các bit
của m là m
i
, ta có 1 ≤ i ≤ l(m). m
i
có giá trị là 0,1 trừ trường
hợp đặc biệt.
2. Nguyên lý giấu tin bằng cách thay thế
Có hai cách thay thế:
- Thay thế các bit ít quan trọng (LSB)
(Least Significant Bit) được thực hiện với ảnh màu (ví dụ
loại 16 bit và 24 bit) và ảnh đa cấp xám.
- Thay thế các bit trong các vùng ma trận ảnh:
Người ta phải chia ma trận ảnh ra thành các khối không
giao nhau, thường là các khối hình vuông, hình chữ nhật.
Dựa trên các tính chất của mỗi khối đó, người ta giấu tin
bằng phép đảo bit theo quy ước.

3. Thay đổi các bit ít quan trọng nhất (LSB)
Các thành phần trong thuật toán giấu tin LSB
Ảnh F dùng
làm phương
tiện chứa

Thuật toán lựa
chọn các điểm
giấu tin
Ảnh F
’

đã chứa
tin
Giấu tin
bằng cách
thay đổi
LSB
Thuật toán
Ta xét trên phương tiện chứa là các ảnh và sẽ trình
bày các bước cơ bản của thuật toán giấu thông tin qua
việc thay đổi LSB.
+ Lựa chọn tập con {j
1
,… ,j
l(m)
} các phần tử trong
phương tiện chứa.
+ Thực hiện thay đổi LSB của bởi m
i
(m
i
có giá trị 0
hoặc 1).
Khi tách thông tin ra khỏi phương tiện chứa, người
ta thực hiện ngược lại: các điểm tương ứng được lựa

chọn, các bit LSB của các phần tử được lựa chọn này
được tách ra theo đúng quy ước, rồi tất cả được ghép lại
để có được thông tin ban đầu.
i
j
c
Thuật toán : Quá trình nhúng bằng phương pháp
thay đổi LSB

For i : = 1 to l(c) do
s
i
: = c
i
;
End for
For i : = 1 to l(m) do
Tính toán j
i
để lưu trữ bit thứ i của thông điệp;
: = ;
m
i
: = LSB( ) ;
End for
i
j
c
i
j

s
i
j
c
Thuật toán : Quá trình tách bằng phương pháp
thay đổi LSB

For i : = 1 to l(m) do
Tính toán j
i
để lưu trữ bit thứ i của thông điệp ;
m
i
: = LSB( ) ;
End for
i
j
c
Nhận xét
Phương pháp giấu tin mật bằng cách thay đổi các bit
LSB dễ bị tấn công phá vỡ. Để sử dụng phương pháp giấu
tin này an toàn, người ta phải mã hoá thông điệp trước khi
giấu. Một phép mã hoá đơn giản cũng sẽ làm cho kẻ tấn
công lạc đường, bởi khi tách tin từ các LSB và sắp xếp
chúng lại, kẻ tấn công sẽ bị nhầm với các ký tự ngẫu
nhiên, khi đó phương tiện chứa được xem là không mang
tin.
Ngoài cách tiền xử lý, mã hoá thông tin cần gửi đi,
người ta có thể dùng cách lựa chọn các điểm giấu tin trên
phương tiện chứa theo một thuật toán quy ước giữa hai

phía người gửi và người nhận.