Phương pháp giấu tin dựa vào Automata 2DCA (Đồ án tốt nghiệp)

án t t nghi

i Phòng
M CL C

L IC

............................................................................................................3

L IM

U ............................................................................................................4

CH

NG 1: T NG QUAN V GI U TIN ..........................................................5

1.1 KHÁI

V GI U TIN................................................................................5
M GI U TIN ........................................................................................6

1.2.1 Tính vô hình c a thông tin .................................................................................7
1.2.2 Tính b o m t ......................................................................................................7
1.2.3 T l gi u tin ......................................................................................................7
1.2.4 L a ch n nh.....................................................................................................7
1.2.5 nh g

i v i quá trình gi i mã .....................................................................8

1.3 MÔI TR

NG GI U TIN ...............................................................................10

1.3.1 Gi u tin trong nh.............................................................................................10
1.3.2 Gi u tin trong audio .........................................................................................10
1.3.3 Gi u tin trong video .........................................................................................11
1.3.4 Gi
1.4 PH

n d ng text ......................................................................12
NG PHÁP GI U TIN ..............................................................................12

1.5 PH

AN TOÀN C A M T L

GI U

TIN ............................................................................................................................16
1.6

.........................................................................................................17

1.6

ng quát c

1.6.2 M t s tính ch t c b n c
1.6

.................................................................17
..............................................................18

.................................................................................................19

1.6.4

ng d ng

.........................................................................................22

CH

NG 2: PH

NG PHÁP GI U TIN D A VÀO AUTOMATA 2D CA

...................................................................................................................................23
2.1 GI I THI U .......................................................................................................23
2.2. AUTOMATA HAI CHI U................................................................................23
2.3 QUÁ TRÌNH GI U TIN TRONG NH D A VÀO AUTOMATA 2D-CA ...25
2.3.1 Thu t toán gi u tin. ..........................................................................................25
2.3.2 Ví d minh h a quá trình gi u tin ....................................................................27
2.3.3 Thu t toán tách tin............................................................................................30
2.3.4 Ví d minh h a quá trình tách tin ....................................................................31
Tr

L p CTL601

án t t nghi

i Phòng

CH

T TH

3.1. MÔI TR

NGHI M ..............................................................34
T .................................................................................34

3.2. GIAO DI N CH
3.3. K T QU TH

NG TRÌNH........................................................................34
NGHI M CH

3.3.1. K t qu th nghi m ch

NG TRÌNH VÀ NH N XÉT ....................49

ng trình ...................................................................49

3.3.2 Nh n xét ...........................................................................................................53
K T LU N ..............................................................................................................55
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................56

Tr

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng
L IC M

Em xin chân thành c
thông tin truy

N

t c các th y cô giáo trong khoa Công ngh
i Phòng, nh

t tình gi ng d y và

t nh ng ki n th c c n thi t trong su t th i gian em h c t p t

em hoàn thành t t quá trình t t nghi p.
Em xin t lòng bi t n sâu s
ti p h

ng d

và truy

th th c hi

n cô H Th H

ng Th m, ng

t cho em nh ng kinh nghi

tài này có

c và hoàn thành.

Em xin c m
th

em trong su t
tài t t nghi p.

Vì th i gian có h
nên

hi u bi t c a b n thân còn nhi u h n ch . Cho

án không tránh kh i nh ng thi u sót, em r t mong nh

góp ý ki n c a t t c các th

các b

cs
án c

hoàn thi n h n.
Em xin chân thành c m n!
H
Sinh viên

Tr

Tr

c

L p CTL601

c


án t t nghi

i Phòng
L IM

S phát tri n v

U

t b c c a công ngh m ng d

nv

trong là r t quan tr ng. Có nhi u ph
ph

i thông tin m

c coi là xu t hi n s m nh t, tuy nhiên ph

pháp này làm cho ng
trong d li
s tr
ph

an toàn thông tin

ng h

i ta d phát hi

i m t ph

ng ti

ng pháp khác gi u tin

i v i ng

mb

i dùng. Trong m t

u ng
tài này s s d ng ph

CA (two-dimensional cellular automata
Nôi dung báo cáo g m 3 ch

t h p c hai

ng pháp gi u tin Automata 2D-

gi u thông tin vào trong nh.

ng chính sau:

T ng quan v gi u tin trong nh.
Trình bày t ng quan v gi u tin trong nh.
u tin d a vào Automata 2D-CA.
Gi i thi u Automata 2D-CA.
Trình bày thu t toán gi u tin, tách tin Automata 2D-CA.
t và th nghi m.
Xây d ng c

Tr

L p CTL601

ng

ng d ng và k t qu

c.


án t t nghi

i Phòng
T NG QUAN V GI U TIN

1.1

KHÁI

V GI U TIN
h

thô
DSA (Digital Signature Algorithm),
.

t

này là do tính

c ti n hành theo nhi u cách khác nhau tùy vào
m

ng gi u tin. M i k thu t gi u tin g m :
Thu t toán gi u tin
B gi i mã thông tin
Thu t toán gi

gi u thông tin vào m

b ng cách s d ng m t khóa bí m

c dùng chung b

mã.

D li u g c C

Bi

D li u có ch a
thông tin s
B gi u tin

Bi
i T-1
(tùy ch n)

i T (tùy
ch n)
Thông tin M

quá trình gi u tin trong nh

Tr

L p CTL601

n mang
i gi i


án t t nghi

i Phòng
D li u có
ch a thông tin
s

Bi

Thông tin M

B tách tin

i T (tùy
ch n)

quá trình tách tin trong nh
Hình 1.1 và 1.2 là s

t ng quát c a quá trình gi u tin và tách tin trong
i T và T-1 là các phép bi

fourier r i r c ho c bi

i t n s cosine, wavelet,

i sai phân (image difference).

Hình v trên bi u di n quá trình gi
c dùng làm m

n.

n ch a bao g m

gi

Thông tin gi u là m

i s d ng. Thông tin gi u là m

tin mang m

ng thông
c vào m c

i s d ng. Thông tin s

c gi

n ch a thông

. Sau khi gi

u và

phân b trên m ng. Sau khi
gi

n có gi u tin, quá trình

c th c hi

ng v

mã hóa cùng v i khóa c a quá trình mã hóa. K t qu
ch a g

cg

c ti p theo thông tin gi u s

nh so sánh v i thông tin gi

n
c x lý ki m

u.

Tóm l i, gi u thông tin là ngh thu t và khoa h c c a truy n thông, m
c a gi u thông tin là che gi u nh ng thông báo bên trong nh ng thông báo khác mà
không làm

k

n thông báo này và b ng m t cách th

i không có th m quy n không th phát hi n ho c không th phá h y
chúng.
1.2

M GI U TIN
Hi n nay gi u thông tin trong nh là k thu t còn t

xu h

ng phát tri n r t nhanh.
M t k thu t gi u tin trong
Tính vô hình c

Tr

im

L p CTL601

a trên m t s
c gi u trong nh.

m sau:


án t t nghi

i Phòng

S l

c gi u.

Tính an toàn và b o m t c a thông tin.
Ch t l

ng c a nh sau khi gi u thông tin bên trong.

1.2.1 Tính vô hình c a thông tin
Khái ni m này d

m c a h th ng th giác c
cn um

phân bi

c n

i. Thông

i v i th

ng không

ng và nh k t qu . Trong khi gi u tin trong nh yêu c u

tính vô hình c a thông tin gi u
c

nh

bi

ng m vào m

m

cao thì th y vân s l i ch yêu c u

nh. Ch ng h

m t

i ta áp d ng th y vân s cho vi c g n m t
trình truy

b o v b n quy n.

1.2.2 Tính b o m t
Thu

c coi là có tính b o m t n

không b tìm ra khi b t n công m t cách có ch

c nhúng
s nh ng hi u bi

y

v thu t toán nhúng tin và có b gi i mã (tr khoá bí m t), h n n a còn có

c

nh có mang thông tin ( nh k t qu
r t quan tr ng. Ch ng h

i v i gi u tin trong

t yêu c u

i v i thu t toán dò tin trong

ph c t p v n còn lên t i O(2

m*n

tr ng kích th

c

ã bi t ma tr n tr ng s dùng trong

quá trình gi u tin.
1.2.3 T l gi u tin
L

ng thông tin gi u so v i kích th

quan tâm trong m t thu t toán gi

c nh môi tr

ng là m t v

c n

là m t trong hai yêu c u c b n c a

gi u tin m t. Rõ ràng là có th ch gi u m t bit thông tin vào m i nh mà không c n
lo l ng v

nhi u c a nh nh ng nh v y s r t kém hi u qu khi mà thông tin c n

gi u có kích th
nào gi

c b ng Kb. Các thu

uc g n

c nhi u thông tin nh t mà không gây ra nhi

cm
.

1.2.4 L a ch n nh
i v i vi c gi u thông tin m t thì h u h t các chuyên gia v
khuyên r ng: nên ch n

tin m t trong

p xám là môi tr
p xám thì ch t l

c a thông tin m t.

Tr

L p CTL601

ng c a

c này

ng là h p lý h n c . Sau khi gi u
m b o tính vô hình


án t t nghi
1.2.5 nh g c

i Phòng
i v i quá trình gi i mã

Yêu c u cu i cùng là thu t toán ph i cho phép l y l
trong nh mà không có nh g c

u này là m t thu n l i khi nh môi tr

ng là

ng d ng c a k thu t gi

th c

duy nh t nh ng l i làm gi i h n kh
hi n vi c gi u tin trong nh, tr

u

c h t ta ph i x

c nh t c là ph i s hoá nh.

Quá trình s hoá các d ng nh khác nhau thì không nh nhau. Có nhi u lo i
c chu n hoá nh : JPEG, PCX, BMP,... Trong

án này ch s d ng nh *.BMP.

c phát tri n b
d

id

c l u tr

c l p thi t b cho phép Windows hi n th d li u không ph thu c vào

khung ch

nh màu trên b t kì ph n c ng nào. Tên file m r ng m

file nh Bitmap là BMP.

nh c a m t

c s d ng trên Microsoft Windows và các

ng d ng ch y trên Windows t version 3.0 tr lên.
M i file nh Bitmap g m 3 ph n:
Bitmap Header
Palette màu
BitmapData
Các c u trúc c th c a nh Bitmap
Bitmap Header
B ng 1.1 C u trúc nh Bitmap
Byte th

Giá tr

1-2

Nh n d ng file

3-6

c file

7-10

D tr

11-14

Byte b

Ki u long trong Tubo C
ng mang giá tr 0

u vùng d li u

Offset c a byte b

u

vùng d li u
15-18

S byte cho vùng info

4 byte

19-22

Chi u r ng nh BMP

Tính b ng pixel

23-26

Chi u cao nh BMP

Tính b ng pixel

27-28

S planes màu

C

29-30

S bit cho 1 pixel

Có th là 1, 4, 8, 16, 24

nh là 1

tùy theo lo i nh

Tr

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng

31-34

Ki u nén d li u

0: không nén
1:

nén

runlength

8bits/pixel
2:

nén

runlength

4bits/pixel
35-38

c nh

Tính b ng byte

39-42

phân gi i ngang

Tính b ng pixel/ metter

43-46

phân gi i d c

Tính b ng pixel/ metter

47-50

S màu s d ng trong nh

51-54

S màu s d ng khi hi n
th nh

Palette màu: B ng màu c a nh, ch nh ng nh nh h n ho c b ng 8 bit màu
m i có palette màu.
BitmapData: Ph n này n m ngay sau ph n palette màu c a nh
ph n ch a giá tr màu c

m nh trong BMP. Các dòng

trên t trái sang ph i. Giá tr c a m
t

cl ut d

i lên

m nh là m t ch s tr t i ph n t màu

ng ng c a Palette màu.
Thành ph n Bit Count c a c u trúc Bitmap Header cho bi t s bit dành cho

m

m nh và s l

ng màu l n nh t c a nh. Bit Count có th nh n các giá tr

sau:
1: Bimap là
tr

ng, m i bit bi u di n m

m

m nh. N u bit mang giá

m

4: Bitmap là nh 16 màu, m
8: Bitmap là nh 256 màu, m

m
m nh d

m nh tr ng.

c bi u di n b i 4 bit.
c bi u di n b i 1 byte.

16: Bitmap là nh high color, m i dãy 2 byte liên ti p trong bitmap bi u di n
c

t

ic

, xanh lá cây, xanh l c a m

m nh.

24: Bitmap là nh true color (224 màu), m i dãy 3 byte liên ti p trong bitmap
bi u di n c

t

ic

nh.

Tr

L p CTL601

, xanh lá cây, xanh l (RGB) c a m

m


án t t nghi

i Phòng

Thành ph n Color Used c a c u trúc Bitmap Header
c a palette màu th c s

cs d

ng màu

hi n th bitmap. N u thành ph

t là 0, bitmap s d ng s màu l n nh t t
1.3

nh s l

c

ng ng v i giá tr c a BitCount.

NG GI U TIN
K thu t gi

c nghiên c u và áp d ng trong nhi u môi tr

li u khác nhau nh trong d li

ng ti n (text, image, audio, video), trong

s n ph m ph n m m và g

nh ng nghiên c u trên môi tr

quan h . Trong các môi tr

ng d

ng d li

li u a ph

ng c s d li u

ng ti n là môi tr

ng

chi m t l ch y u trong các k thu t gi u tin.
1.3.1 Gi u tin trong nh
Gi u thông tin trong nh hi n nay chi m t l l n nh t trong các ch
ng d ng và ph n m m, h th ng gi
c trao

ng ti n b i l

ng trình

ng thông tin

i b ng nh là r t l n, h n n a gi u thông tin trong

trò h t s c quan tr

i v i h u h t các ng d ng b o v an toàn thông tin nh :

nh n th

nh xuyên t c thông tin, b o v b n quy n tác gi

u

khi n truy c p, gi u thông tin m t...
Thông tin s

c gi u cùng v i d li u nh nh ng ch t l

i và ch ng ai bi

c

nay, khi nh s

ng nh ít thay

ng sau

c s d ng r t ph bi n thì gi u thông tin trong

nhi u ng d ng quan tr ng trên nhi
d ch v ngân hàng và tài chính

ir t

i s ng xã h i. Ví d , trong các

m ts n

c phát tri n, thu vân s

c s d ng

nh n di n khách hàng trong các th tín d ng. M i khách hàng có m t ch kí vi t
ó ch kí này
này s

c s hoá và l u tr trong h s c a khách hàng. Ch kí

c s d ng nh là thu

th tín d ng, ch

nh n th c thông tin khách hàng. Trong các

c gi u trong nh c a khách hàng trên th . Khi s d ng

th , ng

a th vào m t h th ng, h th ng có g n thi t b

trên nh và l

c ch kí s

v i ch kí s

u tr xem có trùng h p không, t

nh. Thu

c thu vân

c l y ra s so sánh
nh nh n th c khách

hàng.
1.3.2 Gi u tin trong audio
Gi

m riêng, không gi ng v i gi
n khác. M t trong nh ng yêu c

Tr

L p CTL601

n c a gi

i
m


án t t nghi

i Phòng

b o tính ch t n c

c gi

ng c a d li u g

ng th i không làm

n ch t

m b o yêu c u này, k thu t gi u tin trong nh ph

thu c vào h th ng th giác c

i

HVS (Human Vision System), k thu t

gi u tin trong audio l i ph thu c vào h th ng thính giác HAS (Human Auditory
System).

M tv
các tín hi u

là h th ng thính giác c

c

các gi i t n r ng và công su t l

i v i các

t may là HAS l i kém trong vi c phát
hi n s khác bi t các d i t n và công su
t n có th che gi

u

c các âm thanh nh th p m t cách d dàng. Các mô hình
m y u trên và thông tin này s giúp ích cho vi c ch n

các audio thích h p cho vi c gi u tin.
V

i v i gi u tin trong audio là kênh truy n tin. Kênh

truy
d

ms
nhúng m

n ch

n mã java applet vào m

ng thông tin sau khi gi u. Ví
n audio (16 bit, 44,100 Hz) có

chi

n ít nh t là 20 bit/s.
Gi

i yêu c u r t cao v

c

ng b và tính an toàn
ul id

th ng thính giác c

m y u trong h

i.

1.3.3 Gi u tin trong video
u tin trong nh hay audio, gi
quan tâm và phát tri n m nh m cho nhi u ng d

c
u khi n truy c p thông

tin, nh n th c thông tin và b o v b n quy n tác gi .
Các k thu t gi u tin trong video phát tri n m ng m
ng là th y vân s và gi u d li u. M
i Cox

u tin trong video
n là phân ph i tin

gi u dàn tr i theo t n s c a d li u ch a (g
và h s truy

gi u tin.

Trong các thu t toán kh i ngu n, k thu t cho phép gi u tin vào video,
i gian g

thu t cho phép gi u tin c âm thanh và hình nh vào

vid

u theo kh

G

u audio vào video s d ng c u trúc
u.

Tr

c 2 bit vào kh i 8*8.

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng

K thu t gi u tin s d ng c
1.3.4 Gi u

m th giác và thính giác c

i.

n d ng text

Gi

n d ng text khó th c hi

th

i ta ph

a t nhiên

c a ngôn ng . M t cách khác là t n d

nh d

vào kho ng cách gi a các t

n).

K thu t gi

n (mã hóa thông tin

c áp d ng cho nhi u lo

riêng gì d li

ng ch không

nh, audio, video. G

c u gi

t s nghiên

d li u quan h , các gói IP truy n trên m ng ch c ch n sau

này còn ti p t c phát tri n ti
1.4

ng d li u s khác.

U TIN

K thu t gi u tin trong

i d a trên s phát tri

th y vân s

t c a k thu t

pháp th y vân nh s

th y vân trên LSB c a nh hay còn g

LSB (LSB

replacement -

u tiên trong

nh [1].
u tin trên LSB
bit LSB c
di

m nh. Trong m

y th các bit thông tin vào
m nh c a nh 8-bit c

i d ng chu i nh phân 8 bit (gi s

di n thành chu i nh phâ

xám có th bi u

m nh P có giá tr 236 có th bi u

11101100 ) thì 7 bit liên ti

u tiên (là chu i

1110110 ) g
nh

iv

m nh, còn bit cu i cùng

bit) vì có

ng ít nh

tr c a bit LSB (t
n ch

ng
0 ) g i là bit LSB (least significant

n s th hi n c

0 sang 1 hay t

m nh. Do v y, vi

1 sang 0

ng làm nh h

nó r

n và có kh
m

Tr

ch

m nh có th

l nhúng l n nh t là m t bit thông tin trên
dài bit thông tin có th nhúng b ng s
n, gi s

m,

n ngày nay
c nhi u thông tin. M

cm

m×

ng nhi u

ng tr c quan c a nh.
K thu t gi u tin trên LSB v

m

i giá

nh g

m nh, d li u

m nh c a nh).

gi u tin là nh xám 8 - bit kích c

c bi u di n d

i d ng vector Xm×n ={xij

u chu i bit thông tin bl

ij

L p CTL601

án t t nghi
bi

i Phòng

{0,1}} vào nh b ng cách thay th t ng bit bi

th t

B vào t ng bit LSB c a xij theo

c nh có gi u tin v i vector Sm×n ={sij

n, sij

m

t

c gi u tin theo mô

m nh có giá tr b ng 117).

Hình 1.3. Minh h a gi u thông tin trong LSB c a nh c p xám 8 - bit.
Vi c áp d ng hàm gi u và tách thông tin có th th c hi
24 - bit màu v i 3 kênh màu R, G, B (m i kênh 8 th c hi

c gi

c cho là ít

m

i

trên nh
ng

n h th ng c m nh n c a

u tin trên nh 8 - bit c

m b o nh sau

u tin b ng k thu t gi u LSB trên mi n không gian không b phá v b ng
m t s phép t n công hình h c nh xoay, nén, co, giãn,
ph

ng

xu t m t s

u c i ti n LSB khác trên mi n t n s : cosine, wavelet. M t s khác

còn gi u trên LSB c a các h s sai phân. Bit LSB c
c ch

m nh hay c a h s bi n

gi u thông tin có th ch n theo th t tu n t (quét raster) (nh k

thu t gi

c theo th t ng u nhiên d a trên m t b

ch n v trí gi ng u nhiên PR (Pseudo Random) (nh k thu t gi u Out Guess, F5,
c bi t gi u trê
gi m LSB, ph

ng ch n l .
m LSB (±1 embedding), bit thông tin s

v i bit LSB c

m

c ch n (vi c ch

c so sánh

m nh có th là tu n t ho c

ng u nhiên theo b ch n PR). N u bit thông tin cùng giá tr v i bit LSB c
nh c n gi u thì m
m nh c n gi u s

nh s gi u m
c gi

tin.

Tr

L p CTL601

m
LSB c

m
cl i

ng giá tr v i bit thông


án t t nghi

i Phòng
ng ch n l , chia mi n không gian nh ra thành nhi u kh i

b ng

c k × t, bit thông tin s

bit LSB có giá tr

a kh i ph

c gi u vào t ng kh i theo quy t c: s

ng tính ch n l v

c gi u, t c là s bit

a m t kh i LSB là l n u bit thông tin c n gi u là 1 , ng
bit c n gi u là 0 . Trong tr
c a kh

mb

n u kích th

c l i là ch n n u

ng h p không trùng h p, ta ph

i giá tr LSB

ng tính ch n l v i bit thông tin. Tr

c m i kh i dù

ng h

gi u tin là 1×1, thu nó tr thành tr

c bi t,

ng h p gi u

thay th LSB t ng quát.
Có th có nhi u ph
ph

u

u LSB khác nhau không tuân theo b n

trê

t h p v i m t trong b n

ph

nt

u nhiê

ng ch n l ) cùng v i m t s
cao hi u qu an toàn cho thô

m nâng

c gi u.

Ngoài ph

u trên LSB còn có m t s ph

theo hình th c chèn nhi

u ch nh h s

u tin khác

ng t QIM nh sau:

K thu t gi u tin theo hình th c chèn nhi u SS: D li

us

c

u bi n thành m t chu i tín hi u mang thông tin theo m t h s b n v
c chèn vào d li u nh g c. V i cách th c gi u tin theo ki
ph

xu

bi

n hình nh ph

i Cosine và ch n ra m t l

nh t b

a J.Cox, nh g c s

ng h s DCT xk

mi n t n s gi a có giá tr l n

c chèn vào các h s xk này theo m t trong ba công th c sau: sk = xk

sk = xk

k)

d k = xk

k)

ho c sk = xk

u th c

hi u ch nh này cho phép gi u thông tin b n v ng trong nh tr
và m t s phép bi

u ch nh h s

khá ph bi n m c dù k thu t gi
gi

ng t QIM: là m
c t p và kh

u
u th

thu t

thu t gi u SS, QIM làm cho thông tin có th
c các t n công hình h c và nhi u. Gi s coi d li u c a nh g c và

nh có gi u tin là các tín hi u ký hi u l
thông tin c n gi

t là {xn}Nn=1 và {sn}Nn=1, M là chu i
M(X).

g m các giá tr trong t p l

ng t

li u, s làm m t thô
Tr

c các t n công nhi u

i hình h c.

K thu t gi

b nv

c

dài tín 5, v i giá tr c a PSNR t

39 dB - 46 dB.
1.6
1.6.1

t ng quát c a
c g i là m

u th a mãn hai tính ch t sau:

Nén (conpression):
h u h n tùy ý

ng chu

u vào có chi u dài

c chu i bit ra y= h(x) có chi u dài c

nh n>0 cho

c.
D tính toán (ease of computation): v i m
h uh

c tính toán d dàng .

nc
dài b t kì)

(s d ng

Hình 1.4:Minh h a hàm

Tr

u vào x có chi u dài

L p CTL601

dài c

nh)


án t t nghi

i Phòng

m y u n u khi cho
c m t b

n x không th ti n hành v m

tìm

cm tb
m y u n u không có
kh

tìm ta b
t chi u n

cm tb n

c thông bao không th th c hi n v m t tính

tìm b c

n x sao cho h(x) = z.[2]
1.6.2 M t s tính ch

nc

.

Tính kháng ti n nh (preimage resistance): v i m
c, không th

u ra y cho

c b t kì d li

sao cho giá tr

a nó b ng giá tr

Tính kháng ti m nh Th hai (2nd- preimage resistance): v i m i
d li u x2 nào (x2
1)

x1) mà giá tr

2)

c a nó b ng giá tr

c a x1 .
t (collision resistase): không th

d li

u vào x1 và x2 phân bi t sao cho chúng nó b ng giá tr

(t c là h(x1) = h(x2)).

Tr

L p CTL601

hai


án t t nghi

i Phòng
B ng1.3: D

1.6.3 H

t mã h c.

MD5

Thu t toán MD5 do Ronald Rivest thi t k
Input: thông

i h c MIT

dài b t kì.

Output: giá tr
Gi i thu t g

c thao tác trên kh i 512 bit.

c 1: Nh i d li u.
Nh i thêm các bit sao cho d li

dài l =448 mod 512 hay

l=n* 512+448 (l, n s nguyên).
Luôn th c hi n nh i d li u ngay c khi d li
mong mu n. Ví d d li

dài
c nh i thêm 512 bit

dài 960 bit.
S

ng bit nh i thêm n m trong kho

n 512.

c nh i thêm g
c 2:

o sau.

dài
dài c a kh i d li

c bi u di

i d ng nh

c thêm vào cu i chu i nh phân k t qu c a
c 1.
Tr

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng
N

u > 264, ch 64 bit th p nh t

dài c a kh i d li
c s d ng

c thêm vào b ng K mod 264.

K t qu

ct

u là kh i d li

c a 512. Kh i d li

dài là b i s

c bi u di n

B ng 1 dãy L kh i 512 bit Y0, Y1
B ng 1 dãy N t

32 bit M0, M1

L-1
N-1.

V y N =

L*16(32*16=512)
c 3: kh i t o b

M tb

m MD

m 128 bit

M tb

c bi u di n b ng 4 thanh

các giá tr

trung gian và k t qu ghi 32 bit v i các giá tr kh i t
little-endien (byte có tr ng s nh nh t trong t n

i d ng

a ch th p nh t)

A= 067452301;
B= 0xefcdab89;
C= 0x98badcfe;
D= 0x10324576;
c 4: x lý các kh i d li u 512 bit
Tr ng tâm c a gi i thu t là hàm nén g m 4 vòng x lý. Các vòng này có c u
trúc gi

d ng các hàm lu n lý khác nhau g m F, G, H và I.
F(X,Y,Z)= X
or Y xor Z

I(X,Y.Z)= Y xor (X
M ng 64 ph n t

)
c tính theo công th c : T[i]= 232x abs (sin(i)), I tính

theo radian. K t qu c
CVq+1

Tr

L p CTL601

c c ng theo modulo 232 v

u vào CVp

t o


án t t nghi

i Phòng

B ng 1.4: Các giá tr trong b ng T

B ng 1.5: B ng T chính là giá tr c a 4 chu kì c a FF, GG, HH, II.

Tr

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng

c 5: xu t k t qu
Sau khi s lý h t L kh
.
1.6.4

ng d

.

T o khóa bí m t t m t kh u.
Ki m tra tính toàn v n d li u.
Mã ch ng th
Ch

Tr

nt .

L p CTL601

ps d

u ra c a l n x lý th L là giá tr

án t t nghi

i Phòng

CH

U TIN D A VÀO AUTOMATA 2D CA

2.1 GI I THI U
P

2D-CA cho

Biswapati Jana,
[7]

-CA
nhúng các

xám.

thêm bit thông tin

sau

1024 bit
con

trên
XOR

1024 bit

-

khóa

c p nh t
3x3

.

,

-

.
2.2. AUTOMATA HAI CHI U
Automata h u h n hai chi u (2Dô).

,
b

xét S = Zc

l

(black &

white image)
24 [6].

các
xét

[7].

NM(x0,y0) = {(x,y) : |x

Tr

L p CTL601

x0|

r, |y y0|

r}

2D-CA có
.


án t t nghi

i Phòng

+ 1)2.

j>

ô

Vi,j= {<i-1, j-1>, <i-1, j>, <i-1, j + 1>, <i, j-1>,<i, j>, <i, j + 1>, <i + 1, j-1>,
<i + 1, j>, <i + 1, j + 1>}.
:
<i-1, j-1>

<i-1, j>

<i-1, j + 1>

<i, j-1>

<i, j>

<i, j + 1>

<i + 1, j-1>

<i + 1, j>

<i + 1, j + 1>

Trong

hàm

f: (Zc9

aij(t+1) = f (a(t)i-1,j-1,a(t)i-1,j,a(t)i-1,j+1,a(t)i,j-1,a(t)i,j,a(t)i,j+1,a(t)i+1,j-1,a(t)i+1,j,a(t)i+1,j+1,)

aij(t+1) = f(Vij(t)
(t)
ij

Tr

(Zc)9 là

L p CTL601

-1
ô<i,j>

t.


án t t nghi

i Phòng
C(t)

-CA và C(0) là

tc
Ngoài ra, {C(t)

thái

k

CA

có
ô

2D-

r s

-CA

xét

các

.
thái

,
a(t)ij = a(t)uv
C

các ô
ô
ô
các

t - 1, t - 2, vv

automata). X

hình

ó là MCA (memory cellular

MCA (linear mem

MCA mà hàm
aij(t+1) =

(Vij(t-m)) (mod c) (1)

-

-

-LCA (linear

l

: fk(Vij

(t-k+1)

) = aij

(t-k+1)

k

thì

(1)

hàm
aij(t+1) =
0

- 1,

:
(Vij(t-m)) +aij(t-k+1) (mod c)

- 1.

2.3 QUÁ TRÌNH GI U TIN TRONG NH D A VÀO AUTOMATA 2D-CA
2.3.1 Thu t toán gi u tin.
Quá trình gi u tin automata 2D-CA g
hi n sau:
u vào:
nh s d

gi u tin.
p gi u.

u ra:
u tin.

Tr

L p CTL601

u vào,

c th c


án t t nghi

i Phòng
c th c hi n:

(Gi s
-

B

u vào có kích c

nh 512 x 512)

c 1: Sau khi s d ng k thu t nh i thêm bit thông tin,
uMs

c chia thành n kh i con M1, M2

n,

p gi u

sao cho M = M1 ||

M2 ||... || Mn, m i kh i có chi u dài 1024 bit.
-

B

c 2: X

ng h p, n u n x 1024 > (k x q)/2 (k, q kích c

tin). Gi s

nh 512 x 512 thì ta s có 512 x 512/2 = 131072 =

128 x 1024. Coi N là s

i [x] bi u th hàm

tính s nguyên g n x nh t). Xét các nh Ck, k t
-

B
t
m

-

B

nh c n gi u

c 3: Chuy

n N.

i thông tin m t Mi thành Hi v i Hi = Mi XOR h (K || i), i

n n, còn h

u SHA

c chia s gi a ng
c 4: l p k t 1

i g i và ng

u ra là 1024 bit. K là khóa bí

i nh n.

nN

Xét automata 2D-CA kh i kích c 3x3, r = 2 và láng gi ng Moore (hình 2.1
A). T ng s ô láng gi ng và ô trung tâm b ng 9. Giá tr
-

B

c 5: l p k t 1

-

B

c 6: l p row t

-

B

c 7: l p col t 1

i.

nN
n 512
n 512

B [ row] [col ] = LSB c a nh Ck [ row] [col ] ;
K t thúc vòng l p (B

c 7)

K t thúc vòng l p (B

c 6)

-

B

c 8: l p row t 1

n 512

-

B

c 9: l p col t 1

n 512

-

B

c 10: l p p t 1

n3

-

B

c 11 : l p q t 1

n3

-

B

c 12 : S d ng 2D-CA quy t c 341 ki m tra tính ch n l bit 1 c a kh i

B[p] [q] kích c 3x3.
K t thúc vòng l p (B

Tr

c 11)

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng

K t thúc vòng l p (B

c 10)

-

B

c 13 : C p nh t R s d ng b ng 3.1 và thay th

-

B

c 14 : C p nh t giá tr pixel nh g c s d ng R

-

B

c 15 : Di chuy n tr ng thái 2D-CA v i col = col + 1

K t thúc vòng l p (B
-

B

trung tâm c a R.
c p nh t.

c 9)

c 16 : Di chuy n tr ng thái 2D-CA v i row = row + 2

K t thúc vòng l p (B

c 8)

-

B

c 17 : K t thúc vòng l p (B

-

B

c 18 : K t thúc

c 5)

B ng 3.1: Quy t c c p nh t

m nh trung tâm s d ng 2D-CA
H= 0

Bit mã hóa

H= 1

Parity
L

i

i

Ch n

i

i

2.3.2 Ví d minh h a quá trình gi u tin
Chu

p c n gi u

V i chu
nh phân ta

p c n gi u trên, chuy n chu

p gi u sang d ng

:

M = 011110000110100101101110001000000110001101101000011000010
1101111001000000110001101100001011000110010000001100010011000010110
1110
Sau

m bit 0 vào chu i nh phân M và

dài 1024 bit

M=0111100001101001011011100010000001100011011010000110000101
101111001000000110001101100001011000110010000001100010011000010110
11100000000000000000000000000000000
Cho khóa bí m t K= khoa
Khóa K chuy n sang d ng nh phân ta

c:

MM = 01101011011010000110111101100001
Tr

L p CTL601


án t t nghi

i Phòng

S d
SHA512=D8812E902C9DEF20607592377D4AE94858DF31651077F60E
BDD9E2B7FAF99064F321A2E7923C782542FACCE418715970C7AB55F684EE
E18BCB770DF85A98B5EC
Ti p t c chuy n khóa K

c mã hóa k thu

chuy n sang chu i nh phân:
MMi=01000100001110000011100000110001001100100100010100111001
0011000000110010010000110011100101000100010001010100011000110010001
1000000110110001100000011011100110101001110010011001000110011001101

1100110111010001000011010001000001010001010011100100110100001110000
0110101001110000100010001000110001100110011000100110110001101010011
0001001100000011011100110111010001100011011000110000010001010100001
0010001000100010000111001010001010011001001000010001101110100011001
0000010100011000111001001110010011000000110110001101000100011000110
0110011001000110001010000010011001001000101001101110011100100110010
0011001101000011001101110011100000110010001101010011010000110010010
0011001000001010000110100001101000101001101000011000100111000001101
1100110001001101010011100100110111001100000100001100110111010000010
1000010001101010011010101000110001101100011100000110100010001010100
0101010001010011000100111000010000100100001101000010001101110011011
1001100000100010001000110001110000011010101000001001110010011100001
000010001101010100010101000011
c chu i bit mã hóa:
HH=0011110001010001010101100001000101010001001011010101100001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L p CTL601