(Luận văn thạc sĩ) một số kỹ thuật cài tin trong ảnh BITMAP

ĐẠI IIỌC QUỐC' G IA IỈẢ NỘI
K H O A C Ỏ N G N (ỈH Ệ

N g u y ễ n T h ị T h a n h Hình

MỘT SỐ KỶ THUẬT CÀI TIN TRONG ẢNH
BITMAP

Chun ngành: Cơng nghệ thông tin
Mã số: 1.01.10

LUẬN V Ă N TI IẠC s ĩ

N g ư ờ i h ư ớ n g d ầ n k h o a học: P G S . T S K H N g u y ễ n X u â n H u y

Hà N ộ i

2004


M ộ t s ô k ỹ tliu ậ t c à i Im t r o n g ả n h BFI M A P

_____ _________________

MỤC LỤC
PHẨN M Ở Đ Ầ U .................................................................................................. 4
C H Ư Ơ N G I: í Ổ n g

quan

VỂ

g iấ u t h ơ n g

Tí n .......................................7

1.1. Giới thiệu chung về giấu thơng tin...............................................................7
1.2. Vài nét về lịch sử giấu t in ............................................................................... 8
1.3. Phân loại các kỹ thuật giấu t i n ...................................................................10
1.4. M ơ hình kỹ thuật giấu tin và một số thuật ngữ cơ b ả n .................... 13
1.5. Giấu tin trong dữ liệu đa phương t i ệ n ......................................................16
1.5.1. G iấu tin trong ảnh s ố ......................................................................... 16
1.5.2. G iấu tin trong a u d io ...................... ' ..................................................... 18
1.5.3. G iấu thông tin trong v i d e o ................................................................19
1.6. M ột số ứng dụng đang được triển k h a i................................................... 19

C H Ư Ơ N G II: G IẤU TIN TRÊN ẢN H T ĨN H .................................................. 23
11.1. G iấu tin trong ảnh, những đặc trưng

và tínhc h á t ............................. 23

11.2. C á c yêu cầu của một kỹ thuật giấu thông tintrong ảnh s ố ............ 26
11.3. S ự khác nhau của việc giấu thông tin trong ảnh đen trắng, ảnh
màu và ảnh đa cấp x á m .......................................................................................27
11.4. Một số kỹ thuật thường dùng trong hệ giấu tin trong ả n h .............29
11.5. C ấu trúc ảnh B IT M A P ...................................................................................31

CHƯ Ơ NG III: THUỶ V Â N SỐ TRÊN ÀN H TĨNH...........................................35
III. 1. Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ v â n ................................................. 35
111.1.1. Th uỷ vân số và giấu tin m ậ t............................................................35
III. 1.2. C ác yêu cầu cơ bản của hệ thuỷ vân trên ả n h ...................... 38

111.1.3. Những tấn công trên hệ thuỷ v â n ................................................ 40
111.2. Những khuynh hướng tiếp cận của kỹ thuật thuỷ v â n ....................41
111.2.1. Hướng tiếp cận dựa trên miền không gian ả n h ...................... 41
111.2.2. Hướng tiếp cận dựa trên miền tần số của ả n h ....................... 42
111.3. Một số kỹ thuật bổ trợ cho kỹ thuật thuỷ vân

số trên ả n h .......... 43

III.3.1. C á c phép biến đổi miền không gian ảnh sang miền tần

s ố 44

III.3 .2 Kỹ thuật kiểm định thuỷ v â n .............................................................. 48

N ị Ị i i x c n T h ị T h a n h B ì n h - L u ậ n v ă n ló t t ìí ị h iệ p C i i o ÌIỤC


M ột M> k ỹ t h u ậ t ( ù i tin t n m \ ị (inh I Ỉ H M A I '

C HƯ Ơ NG IV: M ỘT SÔ KỸ THUẬT GIÃU TINTRONG ẢN H TĨNH........ 50
IV.

1. Một số kĩ thuật xử lý ảnh B IT M A P trong kỹ thuật giấu tin.......50

IV .2. Mơ hình của q trình giấu tin và giải mã trong ả n h .................... 57
IV .3. Một số kỹ thuật giấu tin trong ảnh đen trắng và ảnh m à u .......... 59
IV.3.1. Kỹ thuật 1 - Giấu tin đơn g i ả n ............................................................59
a) Ý tưởng:...........................................................................................................59
b) T h u ậ t toán giấu tin :.....................................................................................59
c) Q u á trình giải tin:..........................................................................................62

d) P hân tích tht t o á n ................................................................................... 63
e) Cải tiến thuật to á n ....................................................................................... 64
IV .3. 2. Kỹ thuật thứ 2- Kỹ thuật giấu tin của

wu _

L E E ......................65

a) Một sô khái niệm cơ b ả n .......................................................................... 65
b) Ý tưởng của thuật toán W u _ L e e ............................................................66
c) Th uật to á n :......................................................................................................66
d) Minh hoạ thuật t o á n ................................................................................... 68
e) Phân tích thuật t o á n ................................................................................... 69
f) Cải tiến thuật to á n ....................................................................................... 70
IV.3.3. Kỹ thuật 3 - Kỹ thuật giấu tin Y U A N _ P A N _ T S E N G .................. 71
a) M ột số khái niệm dùng trong thuật t o á n : ..........................................71
b) Ý tưởng của thuật to á n .............................................................................. 72
c) T h u ậ t to á n :.................................................................................................... 72
d) Chứng minh tính đúng đắn của thuật t o á n : .................................... 78
e) Đ ộ an toàn của thuật to á n ...................................................................... 80
f) Phân tích đánh giá thuật t o á n ................................................................82
g) Cải tiến thuật to á n ....................................................................................... 82
IV .4. G iảm nhiễu trên ảnh kết q u ả ................................................................... 82
IV .5. Kết quả thực nghiệm và đánh g iá ..........................................................83

PHẨN KẾT LU ẬN .............................................................................................. 86
TÀI LIỆU THAM K H Ả O ....................................................................................87
PHỤ LỤ C ............................................................................................................ 88

S i ị i i \ á i T i l l T h a n h Bì nh

L i u i n wi n t oi ii i í hi cỊ ) Ci i f i I i ọí


M l ' / so k x í h i i á l c à i t i l l i r o i i i Ị l i n h B ĩ Ị M A P

‘l

PHẦN MỞ ĐẦU

Cuôc cách man iZ thông tin kỹ thuật số đã đem lại nlũrnu ihay dổi sáu
sác trong xã hội và trong cuộc sống của cliúnii ta. Bén cạnh những thuận lợi
mà ihõnu tin kỹ thuật số mang lại cũns sinh ra những thách thức và cư hội
mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thi0ì bị mứi như
may anh kỹ thuật số, máy quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật
sỏ Y.v...đã thúc đáy kha nâng sáim lạo, xứ lý và thướng thức các dữ liệu đa
phương tiện (m ultimedia data).
Công nghệ Internet và mạng không dày đã liên kết mọi nơi. mọi ngành,
mọi người trcn thố giới lại với nhau - chưa bao giờ con người lại thấy nần gũi
nhau đến như vậy. Môi trường Internet là cái nôi, là mánh đấi đô phát trie’ll
thương mại điện tử. chợ điện tử, báo điện từ, sách điện tử, thư viện điện
từ...v.v. và lương lai sẽ còn vỏ vàn dịch vụ điện tử khác ra đời. Thế giới dường
nlnr chật hẹp lại, mọi thứ trở thành tài nguyên chung của nhàn loại.
Mạng Internet toàn cầu đã tạo ra những cơ cấu ảo - nơi diễn ra các q
trình trao dổi thơng tin trong mọi lĩnh vực chính trị, qn sự, quốc phịng, kinh
tế, thưưng mại và chính trong mơi trường mở và tiện nghi như thè xuất hiện
những vấn nạn, tiêu cực dang rất cán các giải pháp hữu hiệu nhàm đảm bảo an
tồn thơng tin, chống lại các nạn ăn cắp bản quyền, xuyôn tạc thơng tin, truy
nhập thơng tin trái phép

V.V..

Việc lìm giải pháp cho những vấn đỏ này không chi giúp ta hiếu thêm
vé công nghẹ phức tạp đang phát triến rất nhanh này mà còn tạo ra những cơ
hội phát triển mới.
Giai pháp nào cho nhữníỊ vẩn (lẽ trên ?

Nỵtxén Tliị Tlianli Bình - l.uựn vãn tot nẠiệp Cao học


M ột so k V

tliiiiil

cài

tin

iroiiiỊ lìn h

lỉíl

M A I’

5

Trong một thời gian dài. nhieu phương pháp báo vệ thông tin đã dược
dưa ra, trong dó giải pháp dùng mật mã dược line dụng

rộng rãi nhát. Các hệ

mã đã tlưực phát triến nhanh chóng và được ứns dụng rất phổ biến. Thơng tin
ban đầu sẽ được mã hố thành các ký hiệu vô nghĩa, sau đỏ sẽ được lấy lại
thông qua việc giải mã nhờ kliố của hệ mã. Có rất nhiều hệ mã phức tạp và
hiệu quả được sử dụng như DES, RSA, KNAPSACK...
Tuy nhiên mội thônu điệp bị mã hố dỗ gây ra sự chú ý và

một khi

những thơng tin mã hố bị phát hiện thì các tin lặc sẽ tìm mọi cách đe giải mã.
Và cuộc chạy đua giữa những người bao vệ thông tin và bọn tin tặc vẫn chưa
kết thúc tuyệt đối về bên nào. Một cơng nghệ mới phần nào giải quyết được
những khó khăn trên là phương pháp giấu tin (data hiding) - dây là phưưng
pháp mới dang được xem như một còng nghệ chìa khố cho vân dề bảo vệ
bản quyền, xác nhận thông tin và điều khiển truy cập ứng dụng trong an tồn
và bảo mật thơng tin.
Xét theo khía cạnh tổng qt thì giấu thơng tin cũng là một hệ mã mật
nhằm dám bảo tính an tồn thơng tin, nhưng phương pháp này ưu điểm là ở
chỗ giam được khả năng phát hiện ra sự lổn tại của thông tin trong các nguồn
mang. Khơng giống như mã hóa thơng tin là đổ chống sự truy cập và sửa chữa
một cách trái phép thông tin, mực tiêu của giấu thông tin là làm cho thơng tin
trở nẽn vơ hình hay khơng nghe thấy được đối với đối phương. Điều này sẽ
đánh lừa được sự phát hiện cùa các tin tặc và do đó sẽ làm giảm khả năng bị
giải mã.
Giấu thơng tin là một kỹ thuật còn tương dối mới và đang phát triển rất
nhanh, thu hút được sự quan tâm của cả giới khoa học và giới cơng nghiệp và
cũng cịn nhiều thách thức. Luận vãn này trình bày về giấu thịng tin trong các
nguồn đa phương tiện nói chung, và ảnh số nói ricng. Cụ thể hơn nữa là trình
bày một số kỹ thuật giàu thông tin trong ảnh BITMAP, đặc biệt là ảnh đen
trăng, trịn cơ sở đó cai liến kỹ thuật đè thực hiện việc giấu thôrm tin trong

N}ỊU\cn Thị 'ỉ'lumh Bình - Luận vùn lịi Hịihiọp Cíio học


\ h 'l

xó

/. V i l i i t ạ l c ( ' l i t i n t r ị m ; l ì n h B Í I M . M ’

<>

ánh màu và ánh đa cấp xám theo hai lurớim: tãnc lượrm tliônu tin gian và núim
cao chất lượim ánh đã maim thóiig tin.
Nội thum cua luận văn iỉồin phán mo đáu. bon clnrưim chính và phấn
phụ lục.

Phẩn mở đầu: Giới thiêu chun£
Chương 1: Trình bày về khái niệm chung vồ giàu thỏne tin.
Chương 2: Trình bày một số yêu cáu và đặc diểm vổ giấu tin mật trons
ánh.
Chương 3: Trình bày một số đạc điếm vé thuỷ vàn số iron anh.
Chương 4: Trình bày một số kỹ thuật xử lý ảnh và một số kỹ thuật giấu
tin trong ánh sỏ.
Phần kết luận: Kết quá đạt dược và hướng phát triển của luận vãn.
Phần phụ lục: Một số modul chính của chương trình minh hoạ.
Phần tài liệu tham khảo ở cuối luận văn nêu rõ các tài liệu sử dụng đổ
hoàn thành luận văn.

N v,u\ỉ'n T h ị Tlianli B ình

- L u ậ n văn ló ! n ^liic Ị) C a o line


M ộ t s ô ' k ỹ iliiiậr c ủ i tin troiìíỊ ả n h B Ĩ T M A P

7

CHUƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU THÔNG TIN
Torn líll:
Trong chương này chúng ta sẽ lìm hiếu những vấn đe sau đây:
•

Giấu tin là gì ?

•

Vài nét về lịch sử ui ấu tin

•

Phân loại các kỹ thuật giấu tin

•

Mơ hình của kỹ thuật giấu tin

•

Giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện.

•

Một số ứng dụng của giấu tin

•

Tổng kết chương

1.1. Giới thiệu chung về giấu thông tin.
Định nghĩa
Giấu thông tin là một kv thuật nhúng (giấu) một lượng thông tin sỏ nào
dó vào trong một dối tượng dữ liệu sô khúc.
Thuật ngữ của giấu thông tin là “steganography” , thuật ngữ này bát
nguồn từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “cover writing”, một thuật ngữ khác dược
sử dụng tương tự là “data hiding” . Nếu mục đích của mã hoá dữ liệu
(encryption) là ngăn cản việc truy nhập trái phcp hay thay dổi dữ liệu thì mục
đích của che giấu thông tin là làm cho dữ liệu trở nên khơng thể nghe thấy
hay khơng thể nhìn thấy. Điều đó có nghĩa là đốiphương khơng nhận thấy sự
tổn tại của dữ liệu đã được nhúng cho dù có lắngnghe một cách chăm

chú hay

nhìn thật cẩn thận vào mơi trường có giấu dữ liệu.
Chi tiết hơn, giả sử ta có đối tượng cần bảo mật R (một văn bản, một tấm
bản đồ hoặc một tộp âm thanh chảng hạn). Nếu dùng phương pháp mã hoá đổ
bảo mật R ta sẽ thu được bản mật mã cùa R ià R ’ chảng hạn. Thông thường, R
mang những giá trị vô nghĩa và chính diều này làm cho đói phương nỉỉlii ngờ
và tìm mọi cách thám mã. Ngirợc lại, nếu (iùnc phươns pháp giấu R vào một
dối tượng khác, một bức ảnh F chảnsĩ hạn ta sẽ thu được bức ánh F háu như

N g u x c n T h ị T h a n h B ì n l i - L u ậ n VŨII l ố t n g h i t ' p C a o h ọ c


M ộ t s o k ỹ t h u ậ t c ủ i till t r o n q (ìn h ỈU ỉ'M A P

8

khơn" sai khác với F. Sau dó chí cán gửi ánh F’ cho nmrịi nhận. Lấy ra hán
lin R tir ánh F ta không cán ánh gốc F. Như vậy, khi đối phươne bát ciưực tâm
ánh F nêu đó là ảnh lạ (ánh cá nhân, ảnh phonu cánh của những nưi khơng nổi
liêng) thì khó nảy sinh nghi ngờ vổ kha lũum chứa tin mật trong F.
Kỹ thuật giấu thơng tin nhàm mục (lích dam bảo an toàn và b à o mật
thúng tin rõ ràng ở hai khía cạnh. Một là bảo mật cho dữ liệu dược đem giấu,
hai là báo mật cho chính đối tượng được dùniỊ đơ giấu tin. Hai khía cạnh khác
nhau này dẫn đến hai khuynh hướng kỹ thuật chủ yếu của giấu tin. Khuynh
lurớim thứ nhất là giấu tin mặt (steganography). Khuynh hướng này tập tru nu
vào các kỹ thuật giấu tin sao cho thông tin giấu được nhiều và quan trọrm là
nạ ười khác khó phát hiện được một đối tượna có bị giấu tin bèn trong hay
không. Khuynh hướng thứ hai là thuý vân số (watermarking). Khuynh hưứne
thuỷ ván số đánh giấu vào đối tương nhằm khản" định bán quyền SƯ hữu hay
phát hiện xuyên tạc thơng tin. Thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn hơn nên
được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn và thực tế đã có nhiều những kỹ thuật
dành cho khuynh hướnu này.
Như vậy, sự khác biệt giữa mã hố thơng tin và giấu thông tin là mức độ
lộ liễu của đối tượng mang tin mật. Nếu ta phối hợp hai plnrơng pháp trên thì
mức độ lộ liễu đưực giảm đến mức tối da, đổng thời độ an toàn cũng được
nâng cao. Chảng hạn, ta có thê mã hố R thành R' sau đó mới giấu R ’ vào anh
F để thu được anh F \ Tóm lại, RÌấu thơng tin và hệ mã mật có quan hệ mật
thiết với nhau, cùne xây dựng nên một hệ thơng un tồn và bảo mật thơng tin.

1.2. Vài nót về lịch sử giấu tin
Từ Steganography bắt nguồn từ Hi Lạp và được sử dụng cho tới ngày
nay, nó có Iighĩa là tài liệu được phu (covered writing). Các câu chuyện kê vổ
kỹ thuật giấu thơim tin được truyền qua nhicu thế hệ. Có lẽ nlũrnụ ụhi chép

X,ÌỊIIVI'II T h ị T h a n h B ì n h - I j i i j n VŨI1 t ót n g h i ệ p C a o l u n


M ột

sò

k ỳ t h u ậ t c à i tin tr o n iị lin h B í ! M A P

9

sớm nhát về kv thuật íiill'll thơng tin (thơng tin được hiểu theo nghĩa ngun
thúy của nó) thuộc vé sử gia Hy-Lạp Herodotus. Khi bạo chúa Hy-Lạp
Histiaeus bị vua Darius bát giữ ừ Susa vào thế kỷ thứ năm trước Cóng nguycn,
ồng ta đã gửi một thơng báo bí mật cho con rể của mình là Aristagoras ở
Miletus. Histiaeus đã cạo trọc đầu của một I1Ô lệ tin cậy và xăm một thông báo
trên da dầu của người nơ lệ ấy. Khi tóc của người nơ lệ này mọc đủ dài người
nô lệ dược gửi tới Miletus.
Một câu chuyện khác về thời Hy-Lạp cổ đại cũng do Herodotus ghi lại.
Mỏi trường để ghi văn bản chính là các viên thuốc dược bọc trong sáp ong.
Demeralus, một người Hy-Lạp, cần thông báo cho Sparta rằng Xerxes định
xâm chiếm Hy-Lạp. Tránh bị phút hiện, anh ta đã bóc lớp sáp ra khỏi các viên
thuốc và khắc thông báo lên bề mặt các viên thuốc này, sau đó bọc lại các
viên thuốc bằng một lớp sáp mới. Những viên thuốc được đe ngỏ và lọt qua
mọi sự kiểm tra một cách dễ dàng.

Mực không màu là phương tiện hữu hiệu cho bảo mật thông tin trong
một thời gian dài. Người Romans cổ đã biết sử dụng những chất sẵn có như
nước quả, nước tiểu và sữa để viết các thông báo bí mật giữa những hàng văn
tự thơng thường. Khi bị hư nóng, những thứ mực khơng nhìn thấy này trừ nên
sẫm màu và có thể đọc dễ dàng. Mực không màu cũng được sử dụng rất gần
đây, như trong thời gian chiến tranh Thố giới II.
Ý tưởng về che giấu thịng tin đã có từ hàng nghìn năm về trước nhưng
kỹ thuật này được dùng chủ yếu trong quán đội và trong các cơ quan tình báo.
Mãi cho tới vài thập niên gần đây, giấu thông tin mới nhận được sự quan tâm
của các nhà nghicn cứu và các viện cơng nghệ thơng tin với hàng loạt cơng
trình nghiên cứu giá trị. Cuộc cách mạng số hố thơng till và sự phát triển
nhanh chóng của mạng truyền thịnỉỉ là nguyên nhân chính dẫn đốn sự thay
đổi này. Những phiên bản sao chép hoàn hảo. các kv thuật thay thế, sửa đổi

N

iịuỵcii

T h ị T h a n h B ình - L u ậ n vàn tốt nghiệp C a o h ọ c


M o l s ò k ỹ t h u ậ t c à i till troiiỊỉ ùiilì I Ỉ Ĩ I M A I 1

linh

VI.

cộng với sự lưu Ihông phán phoi (lẽn numu của các dữ liệu da phương

tiện dã sinh ra nhiéu vấn dề nhức nhối về nan ãn cắp han quyền, phán phối hát

hợp pháp, xuyên lạc trái phép...
1.3. Phán loại các kỹ thuật giấu tin
Do kỹ tht ni âu thơne tin số mới được hình thành irons thời íiian ỉỊẩn
dây nên xu hướng phát triển vần chưa ổn định. Nhiều phương pháp mới, theo
nhiều khiu cạnh khác nhau đang và sẽ được đề xuất, bởi vậy một định nghĩa
chính xác, một sự đánh má phân loại rõ ràng chưa thê có dược. Một số tác ma
đã đưa ra các cách đánh giá phân loại và các định nghĩa, nhưng khơn li lâu san
lại có các định nghĩa khác, một sự phàn loại klìác được đề xuất.
Mỏi kỹ thuật giấu tin trong ảnh có những đặc điểm nhất định cun quan
tâm. Chảng hạn như có hay khơng mối liên hệ giữa dữ liệu nhúng vứi phương
tiện mang? Ai là người s ẽ giải mã thơng tin? Có bao nhiêu người nhận? Khố
là dùng chung hay bí mật? Tốc độ nhúng cao hay thấp, việc giải mã có là vân
đề quan trọng?....
Có nhiéu cách để phân loại các kỹ thuật giàu thông tin, chảng hạn:
-

Phăn loại theo dữ liệu nguồn: Chẳng hạn như dữ liệu nguồn dạng văn

bán (Text) và dữ liệu nguồn là Code của chương trình. Rõ ràng với dữ liệu
nguồn dạng văn bản, khi thay đổi 1 bit nuười ta không nhận ra, nhưng với dữ
liệu nguồn là chương trình có thê chương trình sẽ khổng chạy, ngưừi ta nhận
biêt được sư thay đổi. Nhìn chung các dạng dữ liệu nguồn khác nhau, người ta
phái sử dụng các kỹ thuật giấu tin khác nhau. Ví dụ dữ liệu nguồn có thê là
Audio, anil, Video và đổ hoạ 3D, khi đó người ta phải lựa chọn các kỹ thuật
khác nhau đe đảm bảo yêu cầu của hộ mail lin.

/V"Í(VÍ7.’ T h ị t hanh liinh - Liiiin vãn tốt iii>hii‘p C ao học


M ộ t s ô k ỹ t h u ậ t c ủ i tin t r o n g ả n h B Ĩ Í M A P

11

- Phân loại theo tính chát tri giác được và khơng tri giác dược: Sự khác
nhau chú yếu uiữa hê giấu tin tri uiác đưưc và không tri ui ác được la sư nhãn
biết nhanh khi có sự thay đổi nhở ở nguồn till.
- Phân loại theo tính tàng hình: Xct vé tính tàng hình thì các kỹ thuật
giấu tin được chia làm hai nhóm: thơng tin giấu nhìn thấy được và thỏnu tin
giấu khơng nhìn thấy được. Các thuỷ vân nhìn thấy được chủ yếu sử dụng cho
ảnh và Video. Một mẫu nhìn thấy được chảng hạn như một logo nằm đồ lên
ảnh hoặc Video. Các vân nhìn thấy thường mô tả cho các thông tin bản quyền,
sở hữu quyền truy cập đối với thông tin của phương tiện chứa. Ví dụ như logo
mờ được gán vào các chương trình vô tuyến. '
- Phân loại theo lĩnh vực ứne dụng: Các ứng dụng cổ điển bao gồm bảo
vệ bản quyền tác giả, nhận thực thông tin, giấu vân tay, điều khiển truy cập
thông tin và chú giải.
- Cách phân loại thông dụng nhất hiện nay đối với các kỹ thuật giấu
thông tin trong ảnh số là dựa trên lĩnh vực ứng dụng. Người ta chia kỹ thuật
giấu tin trong ảnh thành hai loại : watermarking và image hiding. [7J
Sơ đổ phan loại trên hình 1.1 được Fabien A. p. Pctitcolas đé xuất năm
1999.

N g u y ễ n T h ị T h a n h B ình - L uận ván tốt n g h iệ p C a o h ọ c


M ộ t s ô k ỹ t h u ậ t c ù i tin I r o n q à i i h B I T M A P

12

H ìn h 1.1. P hân loại các k ỹ th u ậ t giấu tin

Sơ đổ phân loại này như một bức tranh khái quát về kỹ thuật giấu thông
tin. Dựa trên việc thống kê sắp xếp khoảng 100 cơng trình đã cơng bố trên một
số tạp chí, cùng với thơng tin về tên và tóm tắt nội dung của khoảng 200 cơng
trình cơng bố trên Internet, có thể chia lĩnh vực giấu dừ liệu ra làm hai hướng
lớn, đó là watermarking và steganography.
W a te r m a rk in g là kỹ thuật nhúng một biểu tượng, còn gọi là thuỷ vân
(w a te rm a rk ) vào trong ảnh môi trường để xác định quyổn sở hữu ảnh mơi
trường. Kích thước của biểu tượng thường nhỏ (từ vài bit tới vài nghìn bit).
Kỹ thuật này cho phép đảm bảo nguyên vẹn biểu tượng khi ảnh môi trường bị
biến đổi bởi các phép thao tác như lọc (filtering), nén mất dữ liệu (lossy
compression), hay các biến đổi hình học,... Tuv nhiên việc đảm bảo nguyên
vẹn biểu tượng khơng kể đến khi có sự tấn cơng dựa trên việc hiểu rõ thuật
tốn và có bộ giải mã trong tay.

N g u y e n Tliị T h a n h B ìn h - L u ậ n văn tốt n g h iệ p C a o Itục


M ộ t sá k ỹ th u ậ t c ù i tin t r o iiiỊ ả n li BFI M A I *

13

SteganograpỉiY là kỹ thuật dùng một dữ liệu mỏi trường đe lưu trữ và
chuyến giao các dữ liệu quan trọng với kích thước tương đối lớn một cách an
tồn. Mục đích Steganography là làm cho dữ liệu trở nên không quan sát được
đối với thị giá c của COI1 người.

Nếu như Watermarking quan tâm nhiều đến các ứng dụng giấu các máu
tin ngấn nhưng đòi hỏi độ bền vững cao của thông tin cần giấu đối với các
biến đổi thông thường của tệp dữ liệu mơi trường thì Stcganographv lại quan
tàm tới các ứng dụng che giấu các bản tin với độ mật và íluiiR lượng càng lớn

càng tốt.
Đối với từng hướng lớn này, quá trình phân loại có thể tiếp tục theo các
tiêu chí khác, ví dụ dựa theo ảnh hưởng các tác động từ bên ngồi có thể cilia
watermarking thành hai loại, một loại bền vững với các tác độiiR sao chép trái
phép, loại thứ hai lại cần tính chất hồn tồn đối lập: phải dễ bị phá huỷ trước
các tác động nói trên. Cùng có thể chia watermarking theo đặc tính, một loại
cẩn được che giấu để chỉ có một số nhữns neười tiếp xúc với nó có thể thấy
được thơng tin, loại thứ hai đối lập, cần dược mọi người nhìn thấy.
1.4. Mơ hình kỹ th u ật giàu tin và m ột số th u ậ t ngữ cơ bản
Mỏi kỳ thuật giấu tin gồm :
•

Thuật tốn giấu tin.

•

Bộ giải mã thơng tin.

Thuật tốn giấu tin được dùng đổ giấu thông tin vào một phương tiện
mang bằng cách sử dụng một khố hí mật được dùng chung bởi người mã và
người giải mã, việc giải mã thơng tin chỉ có thế thực hiện được khi có khố.
Bộ giải mã thực hiện quá trình giải mã trcn phương tiện mang dã chứa dữ liệu
và trả lại thơng điệp ẩn trons nó.

N ạ n vẻn 1 liị Tlianli Binlì - L u ậ n văn tủi Iiíịlúệp C a o học


M ộ t s o k x t h u ậ t c ù i tin t r o n g á n h B I T M A P

!•*

Mơ hình của kỹ thuật giấu tin cơ bản được mỏ tả theo hai hình vẽ sau:

Thơng tin giấu

Khối

H ình 1.2: Lược đồ chung cho quá trình giấu tin
Hình vẽ trên biểu diễn quá trình giấu tin cư bản. Phương tiện chứa bao
gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như text, audio,
video, ảnh, thông tin giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó
như ảnh, logo, đoạn văn bản tuỳ thuộc vào mục đích của người sử dụng.
Thơng tin sẽ được giấu vào trong phương tiện chứa nhờ một bộ nhúng, bộ
nhúng là những chương trình, triển khai các thuật tốn để giấu tin và được
thực hiện với một kliố bí mật giống như các hộ mã mật cổ điển. Sau khi giấu
tin ta thu được phương tiện chứa bủn tin đã giấu và phân phối sử dụng trên
mạng.

NíỊtixén Tliị T h a n h Bình - L u ậ n văn tót ngliiệp C a o liọc


M ộ t s ò k ỹ t h u ậ t c à i tin troniỊ (ình B ĩ ! ' M A P

'5

Kho á

Phương
tiện chứa
(audio,

anh, video)

Phương tiện
chứa đã
được giấu
tin

Thơng tin giấu

H ình 1.3 Lược đồ cho q trình giải m ã
Hình vẽ trên chỉ ra các cơng việc giải mã thông tin đã giấu. Sau khi
nhận dược đối tượng phương tiện chứa có giấu thơng tin, q trình giải mã
được thực hiện thône qua một bô giải mã tương ứng với bộ nhúng Ihỏng tin
cùng với khoá của quá trình nhúng. Kết quả thu được gồm phương tiện chứa
gốc và thông tin đã giấu. Bước tiếp Iheo thông tin giấu sẽ được xử lí kiểm định
so sánh với thông tin giấu ban đầu.
M ột s ố thuật ngữ cơ bản:
•

Daỉahiding: là thuật ngữ chỉ kỹ thuật giấu tin nói chung bao gồm cà
giấu tin mật và thuỷ vân số.

•

Steganography: chỉ kỹ thuật giấu tin mật trong một đối tượng.

•

W aterm ark in g : thuỷ vân số, chỉ những kỹ thuật giấu tin dùng đe bảo
vệ đối tượng chứa thơng tin giấu.

•

Phương tiện chứa (host signal): là phương tiện gốc dược dùng dc
nhúng thông tin. Trong giấu thõng tin trong ảnh thì nó mang tên ảnh

X x i ty ổ u T h ị T h a n h Bình - L uận văn tốt nghi Ọp C a o liọc


M ill so k x tli u ậ t c à i till I r a n i’ á n h H Í I M A I ’

16

chứa, cịn trong audio là audio chứa V.Y... và ta cũng gọi phương tiện
chứa là mơi trường.
• T h ơng tin giấu (embeded data): là lượng thông tin dược nhúng vào
trong phưưng tiện chứa. Trong giấu tin mật steganography thông tin
giấu được gọi là thơng điệp giấu (message), cịn trong kỹ thuật thuỷ vân
sơ thì thơng tin giấu dược gọi là thuỷ vân (watermark)
I. 5. G iấu tin tron g dữ liệu đa phưưng tiện
Dữ liệu đa phương tiện là dạng dữ liệu đa dạng, phong phú hiện đang tồn
tại trong mọi lĩnh vực ứng dụng của cồng nghệ thơng tin. Chính vì vậy, dữ liệu
đa phương tiện cũng được sử dụng làm phươiVíỉ tiện chứa trong q trình giấu
tin. Việc lựa chọn dữ liệu làm phương tiện chứa thực chất là phải tìm hiểu rõ
về cấu trúc của loại dữ liệu đó. Một số dữ liệu đa phương tiện thường được
dùng làm môi trườn? đê giấu tin như : text, audio, video, ảnh,...
1.5.1. Giấu tin trong ảnh s ố (Data Hiding in Image)
Giấu thổng tin trong ảnh số là một phán của khái niệm giấu thông tin
với viôc sử dụng ảnh số làm phương tiện mang. Hiện nay, giấu thông tin trong
ảnh là một bộ phận 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 và hơn nữa giấu thơng tin trong ảnh cũng dóng vai
trị hết sức quan trọng trong các hầu hết các ứng dụng bảo vệ an tồn thơng tin
như: nhạn thực thơng tin, xác định xuyôn tạc thông tin, bảo vộ bản quyền tác
giả, điều khiển truy cập, giấu thơng tin mật...Chính vì thế mà vấn đề này đã
nhận được sự quan tâm rất lớn của các cá nhân, tổ chức, trường đại học, và
viện nghiên cứu trên thế giới.
Thông tin sẽ được giấu cùng với dữ liệu ảnh nhưnn chất lượng ảnh ít
thay đổi và chẳng ai biết được đằng sau ảnh đó mans những tlìơng tin có ý

N g u y ễn T hị T h a n h Bình - L uận vãn tót níỊhiệp C a o học


M ộ t s ò k ỹ tlu iậ t c à i tin t i o n ạ á n li B I ỉ M A P

17

nghĩa. Và ngày nay. khi ảnh số dã dược sử dụng rất phổ biến, thì giấu thơng
tin trong ảnh dã đem lại nhiều những ứng dung quan trọng trên các lĩnh vực
trong đừi sống xã hội. Ví dụ như đối với các nước phát triến, chữ kí tay đã
được số hố và lưu trữ sử dụng như là hổ sơ cá nhân của các dịch vụ ngân
liàim và lài chính. Nó được dùng để nhận thực trong các thỏ tín dụng của
người tiêu dùng.
•

Hay trong một số những ứng dụng
về nhận diện như thỏ chứng minh,
thẻ căn cước, hộ chiếu người ta có
thê giấu thông tin trên các ảnh thỏ
để xác định thông tin thực. Ví dụ

như hình vẽ bên là một thẻ chứng
minh đã được giấu tin trong ảnh.
Thông

tin

giấu

là

số

thẻ

123456789 trùng với số đã được in
rõ ử trên thẻ ngay phía dưới ảnh.
H ình 1.4: M ột ảnh th ẻ chứng m inh đã được giấu till sử dụng trong còng lúc
nhận dạng
Phần mềm WinWord của Microsoft cũng cho phép người dùng lưu trữ
chừ kí trong ảnh nhị phân rồi gắn vào vị trí nào đó trong file văn bản đế đàm
bảo tính an tồn của thơng tin. Tài liệu sau đó được truyén trực tiếp qua máy
fax hoặc lưu truyền trên mạng. Theo đó, việc nhân thực chữ kí, xấc thực thịng
tin đã trở thành một vấn đề cực kì quan trọng khi mà việc ăn cắp thông tin huy
xuyên tạc thông tin bởi các tin tặc đang trở thành một vấn nạn đối với bất kì
quốc gia nào, tổ chức nào. Thêm vào đó, lại có rất nhiều loại thịrm tin quan
trọng cần được bao mật như những thông tin vổ an ninh, thống tin về bảo hiểm
ha> các thông tin VC tài chính. Các thơng tin này đưực số hố và lưu trữ troim

í \ i’ll yen T h ị T h a n h B ình - L u ậ n văn tối ngliiệp C a o học

V- L O / V Ỗ


M ộ t s ô ' k ỹ t h u ậ t c à i tin t r o n g ả n h B I T M A P

1X

họ thống máy tính hay trên mạng. Chúng rất dễ bị lấy cấp và bị thay đổi bởi
các phần mềm chuyên dụng. Việc nhận thực cũng như phát hiện thông tin
xuvèn tạc đã trở nên vô cùng quan trọng, cap thiết. Và một đặc điểm cùa giấu
thông tin trong ảnh nữa đó là thơng tin được giấu một cách vơ hình. Nỏ như là
cách truyền thơng tin mật cho nhau mà người khác không thể biết được, bởi
sau khi giấu thơng tin thì chất lượng ảnh gần như khơng thay đổi đặc hiệt đối
với ảnh mầu hay ánh xám.
1.5.2. Giấu tin trong audio
Giấu thông tin trong audio mang những đặc điểm riêng khác với giấu
thông tin trong các đối tượng đa phương tiện khác. Một trong những yêu cầu
cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đổng thời
khống làm ảnh hướng đến chất lượng của dữ liệu. Đảm bảo yêu cầu này, ta
lưu ý ràng kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh phụ thuộc vào hệ thống thị giác
của con người - HVS (Human Vision System) cịn kỹ thuật giấu thơng tin
trong audio lại phụ thuộc vào hệ thống thính giác HAS (Human Auditory
System). Và một vấn đề khó khăn ử dây là hệ thống Ihính giác của con người
nghe được các tín hiệu ử các giải tần rộng và cơng suất lớn nên đã gây khó dễ
đối với các phương pháp giấu tin trong audio. Nhưng thật may là tai người lại
kém trong việc phát hiện sự khác biệt các giải tần và cơng suất, có nghĩa là
các âm thanh to, cao tần có thể che giấu được các âm thanh nhỏ thấp một cách
dễ dàng. Các mơ hình phân tích tâm lí đã chỉ ra điểm yếu trên và thong tin này
sẽ giúp ích cho việc chọn các audio thích hợp cho việc giấu tin. Vấn đề khó
khăn thứ hai đối với giấu thông tin trong audio là kênh truyền tin. Kênh truyền

hay băng thông chậm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thơng tin sau khi giấu. Ví
dụ dể nhúng một đoạn java applet vào một đoạn audio (16 bit, 44.100Hz) có
chiều dài bình thường thì các phương pháp nói chung cũng cần ít nhất tốc độ
đường truyền là 20bps. Giấu thơng tin trong audio địi hỏi u cầu rất cao về

N g u y e n Thị T h a n h Bìnli - L uận văn tot nghiệp C ao học


M ọ t .so k ỹ tliiuil I (II till troniỊ tinh B Í I M A I ’

I '>

tính dồng bộ và tính an tồn cùa thơng tin. Các phưưng pháp giấu thông tin
trong audio đều lợi dụng điểm yếu irong hệ thõng thính giác của con người.
1.5.3. Giấu thông tin tronq video
Cũng giông như siấu thông tin trong anh hay trong audio, giau till trong
video cũng được quan tâm và được phát triẽn mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng
như diều khiên truy cập thông tin, nhặn thực thống tin và bảo vệ bản quyền tác
giả. Ta có thổ lây một ví dụ là các hệ thống chương trình trả tiền xem theo
đoạn với các video clip (pay per view application). Các kỹ thuật giấu tin trong
video cũn£ được phát triển mạnh mẽ và cũng theo hai khuynh hướng là thuỳ
ván số và data hiding. Nhưng phẩn giới thiệu nà)’ chi quan tâm tứi các kỹ thuật
giấu tin trong video. Một phương pháp giấu tin trong video được đưa ra bởi
Cox là phương pháp phàn bố đều. V tưởng cơ bán của phương pháp là phân
phối thông tin giấu dàn trải theo tần số của dữ liệu chứa gốc. Nhiều nhà
nghiên cứu đã đùng những hàm cosin riêng và các hệ số truyền sóng riêng để
giấu tin. Trong các thuậl lốn khởi nguồn thì thường các kỹ thuật cho phép
giấu các ảnh vào trong video nhưng thời gian gần đây các kỹ thuật cho phcp
giấu cả âm thanh và hình ảnh vào video. Kỹ thuật giấu tin đang được áp dụng
cho nhiều loại đối tượng chứ khơng riêng gì dữ liệu đa phương tiện như ảnh,

audio hay video. Gần đây, đã có một số nghiên cứu giấu tin trong cơ sở dữ
liệu quan hệ.
1.6. Một sỏ ứng dụng đang được triển khai
- Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection)
Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thuỷ vân số (digital
watermarking) - một dạng của phưưng pháp giấu tin. Một thơng tin nào đó
mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả (người ta íiọi nó là thuỷ vàn - watermark)
sẽ được nhúng vào trong các sán phẩm, th ván đó chi một mình người chủ
sử hữu hợp pháp các sản phẩm đó có và được dùng làm minh chứng cho bản

ỈSguycn T h ị Tlianli Bình - Liuin văn tốt nqhiệp Cưu liọc


M ộ t s ổ k ỹ t h u ậ t c à i tin troní> d u ll B Ỉ 1 M A P

20

quyổn sản phẩm. Giả sử có một thành plưím dữ liơu dạng đa phương tiỌn như
ảnh, âm thanh, video cần dược lưu thông trên mạng.

Bảo vệ các sán phẩm

chống lại các hành vi lấy cắp hoặc làm nhái cần phải có một kỹ thuật đổ dán
tem bàn quyền vào sản phẩm này. Việc dán tem hay chính là việc nhúng thuỷ
vân cần phải đám bảo không để lại một ảnh hưởng lớn nào đến việc cảm nhận
sán phẩm. Yêu cầu kỹ thuật đối với ứng dụng này là thuỷ vân phải tổn tại bền
vững cùng

VỚI

sàn phẩm, muốn bỏ thuý vân này mà không được phép của

người chủ sở hữu thì chỉ có cách là phá huv sản phẩm.

a) Ảnh gốc

b) Ảnh sau khi giấu thông tin
bản quyền

H ìn h 1.5: Ả nh trước và sau k h i giấu tin

Thực chất bèn trong ảnh đã giàu có chứa thơng tin của người chủ sở hữu

S g n v ể n T hị T h a n h Bình - Luận văn tốt Iiẹhiệp C a o học


M o l x ó ' k ỹ t h u ậ t c à i tin t r o n g (inh B Ĩ I M A P

-

N hận

thực

thung

tin

21

hay phát

hiện

xuyên

tạc

thong

till

(authentication and tamper detection)
Một tập các thông tin sẽ được giấu trong phương tiện chứa sau dó được
sư ilụim đe nhận biết xem dữ liệu trên phương tiện gốc đó có bị thav đổi hay
khóng. Các tliuỷ vân nên dược ẩn dể tránh được sự tò mò của kẻ thù, hơn nữa
việc làm giả các thuỷ vân hợp lệ hay xuycn tạc thơng tin nguồn cũng cần được
xem xót. Trong các ứng dụng thực tố, người ta mong mn tìm được vị trí bị
xuyên tạc cũng như phân biệt được các thay đổi (ví dụ như phân biệt xem một
đối tượng đa phương tiện chứa thông tin giấu dã bị thay đổi, xuyôn tạc nội
dung hay là chi bị nén mất dữ liệu). Yêu cáu chung đối với ứng dụng này là
kha năng giàu thông tin nhiều và thuỷ vân khơng cần bền vững trước các phép
xử lý trên đói tượng đã được giấu tin.
-

Giấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting and labeling)
Thuỷ vân dược sử dụng để nhận diện người gửi hay người nhận của một

thơng tin nào đó trong ứng dụng phân phối sản phẩm. Tlniỷ vân Irong trường
hợp này cũng tương tự như số serial của sản phẩm phần mềm. Mỗi một sản

phẩm sẽ mang một thuý vân riêng. Ví dụ như các ván khác nhau sẽ dược
nhúng vào các bản copy khác nhau của thông tin gốc trước khi chuyển cho
nhiều người. Với những ứng dụng này thì ycu cầu là đảm bảo độ an tồn cao
cho các thuỷ vân tránh sự xoá giấu vết trong khi phân phối.
-

Điêu khiển sao chép (copy control)
Điều mong muốn đối với các hệ thống phân phối dữ liệu đa phương tiện

là tổn tại một kỹ thuật chống sao chép trái phép dữ liệu. Có thể sử dụng thuý
ván để chỉ trạng thái sao chép của dữ liệu. Các thuỷ vân trone những trường
hợp này được sử dụ nu để diều khiển sao chcp đối với các thùng tin. Các thiết
bị phát hiện ra thuỷ vân thườnc được gắn sẵn vào tronẹ các hệ thống đọc ghi.
Ví dụ như hệ thổim quản lí sao chép DVD đã được ứng dụng ở Nhật. Thu ý vân
mang các giá trị chỉ trạng thái cho phép sao chép dữ liệu như copy never -

S í; ii \ c'/i I'll ị Tlianh Bình - L u ận văn tốt ngliíệp C a o họ c


M ộ t s ỏ k ỹ t h u ậ t c à i tin troníỊ à nil B ĩ i M A P

22

không được phép sao chép hay copy oncc - chi được copy mội lần, sau khi
copy xong, bộ đọc, ghi thuỷ vân sẽ ghi thuv vân mới chi trạng thái mới lên
DVD. Các ứng dụng loại này cũng yêu cầu thuỷ vân phải được bảo đảm an
loàn và cũng sử dụng phương pháp phát hiện thuỷ vân đã giấu mà khùng cần
thông tin gốc.
-

Giấu tin mặt (steganography)
Các thông tin giấu được trong những trường hợp này càng nhiều càng tốt,

việc giải mã để nhận được thông tin cũng không cần phương tiện chưa gốc ban
đáu. Các yêu cầu mạnh về chống tấn cóng của kẻ thù khơng cần thiết lắm,
thay vào dó là thơng tin giấu phải được bảo mật.
T on g kết c lì iro n u
Trong chương này, chúng ta đã tìm hiểu về khái niệm giấu tin, nhu cầu
của kỹ thuật giấu tin trong việc bảo đảm an tồn và bảo mật thơng tin. Tiếp
theo là một vài nét về lịch sử ra đời và phát triển của kỹ thuật giấu tin. Các mơ
hình của các q trình giấu tin cũng lần lượt được giới thiệu tổng quan. Cuối
cùng, là giới thiệu các dạng dạng dữ liệu đa phương tiện được sử dụng làm
phưưng tiện chứa của kỹ thuật giấu tin và một phần hết sức quan trọng là dã
khảo sát những ứng dụng cơ bản của kỹ thuật giấu tin.

Niịiiycn I hi T ha nh Bìnli - L u ậ n văn tốt nghiệp C a o học


M ộ t s ô k ỹ lluiiit c à i till Iron ỊỊ linli B ĩ l M A I ’

23

CHUƠNG II: GIẤU TIN TRÊN ẢNH TĨNH
Trong chương này chúng ta sẽ di sâu tìm hiểu vấn đề giấu tin trong ánh,
lán lượt xem xét những nội dung sau:
e Giấu thơngc tin trongo ảnh, nhữngo đặc trưngo và tính chất
•

Các yêu cầu của một kỹ thuật giấu tin irong ánh số

•

Sự khác nhau của việc giấu thơng tin trong ảnh đen tráng, ánh màu và
ảnh đa cấp xám.

•

Một số kỹ thuật thường dùng trong hệ giấu tin trong ảnh.

•

Câu trúc ánh Bitmap

•

Tổng kết chương
Cần lưu ý là khi ta nói đến kỹ thuật giấu tin có nghĩa là ta đang nói đến

giấu tin mật (steganography) cịn ở chương sau chúng ta sẽ nói đến kỹ thuật
thuỷ vồn số (watermarking) và cả hai đểu thuộc lĩnh vực giấu tin (datahiđing).
II.1.

G iấu tin tro n g ả n h , những đặc trư n g và tính chất
Như đã được giới thiệu ở trên, giấu tin trong ảnh chiếm vị trí chủyếu

trong các kỹ thuật giấu tin chính vì vậy mà các kỹ thuật giấu tin phần lớn cũng
tập trung vào các kỹ thuật giấu tin trong ảnh. Các phương tiện chứa khác nhau
thì cũng sẽ có các kỹ thuật giấu khác nhau. Đối tượng ảnh là một đối tượng dữ
liệu được tri giác tĩnh có nghĩa là dữ liệu tri giác không biến đổi theo thời gian
(không giống như audio và video) và có nhiều định dạng cũng như tính chất

của các ảnh khác nhau nên các kỹ thuật giấu tin trong ảnh phải chú ý những
đặc trưng và các tính chất cơ bản sau đây:
■ Phương tiện chứa có dữ liệu tri íịiác tĩnh
Dữ liệu gốc ở đây là dữ liệu của ảnh tĩnh, dù đã giấu thông tin vào trong
ánh hay chưa thì khi ta xem ảnh bàng thị giác, dữ liệu ảnh không thay dổi theo

N y u y c n T h ị Tlianlì Binh - L u ậ n ván tối nqhiợp C a o họ c


M ộ t s o k x tli u ậ t c à i íin troiìỉỊ tỉn h I Ì Í I M A P

24

thời gian, điều này khác với dữ liệu audio hay là video vì khi ta nghe hay xem
thì dữ liệu gốc sẽ thay đổi liên tục với tri giác của con người theo các đoạn
hay các bài, các cảnh... Sự khác biêt này ảnh hưởng lớn đối với các kỹ thuật
giấu thông tin trong ảnh với kỹ thuật giấu thông tin trong audio hay video.
■ K ỹ thuật ỳâìt phụ thuộc ảnh
Kỹ thuật giấu tin phụ thuộc vào các loại ánh khác nhau. Chảng hạn như
đối với ảnh đen trắng, ảnh xám hay ảnh màu đều địi hỏi những kỹ thuật riêng.
Ảnh nén và ảnh khơne nén cũng có những kỹ thuật giấu khác nhau vì ảnh nén
có thẻ mất mát thơng tin ảnh do nén ánh.
■ Kỹ thuật giấu tin lợi dụng tính chất hệ thống thị giác của con người
(HVS)
Giấu tin trong ảnh ít nhiều cũng gây ra những ihay đổi trên dữ liệu ảnh
gốc. Dữ liệu ảnh được quan sát bằng hệ thống thị giác (HVS - Human Vision
System) của con người nên các kỹ thuật giấu tin phải đảm bảo một yêu cẩu cơ
bán là những thay đổi trên ảnh phải rất nhỏ sao cho bằng mắt thường không
thê’ nhộn ra được sự khác biệt vì có như thế thì mới đảm bảo được độ an tồn
cho thơng tin giấu. Rất nhiều kỹ thuật đã lợi dụng các tính chất của hệ thống

thị giác để giấu tin chẳng hạn như mất người cảm nhận về sự biến đổi về độ
xám kém hơn sự biến đổi vổ màu hay cảm nhận của mất vẻ màu xanh da trời
(Blue) là kém nhất trong ba màu cơ bản RGB (R - Red: đỏ, G - Grcen: xanh lá
cây, B- Blue: xanh da trời).
■ Giấu thông tin trong ảnh tác động lên dữ liệu ảnh nhưng khơng thay dổi
kích thước ảnh
Các phép tốn thực hiện việc giấu thông tin sẽ được thao tác trên dữ liệu
của ảnh. Dữ liệu ảnh bao gôm cả phần thông tin ảnh (header), bảng màu (có
the cỏ) và dữ liệu ảnh. Khi giấu thôns tin, các phương pháp giấu đều biến đổi

N ỊỊUỴổn T h ị T h a n h Binh - L u ậ n văn tót nghiệp c.ao học


M ộ t sỏ k ỹ th u ậ t 1

: troiiíỊ (inli B Ĩ Í M A P

25

các giá trị của các bít trong dữ liệu ánh chứ không thêm vào hay bứt đi dữ liệu
anil. Do vậy mà kích thước ảnh trước hay sau khi giấu Ihơng tin là như nhau.
* Đảm bảo yêu cầu chất lượng ánh san khi iỊÌâtí thơng tin
Đây là một u cầu quan trọng đối với giấu thông tin trong ánh. Sau khi
giàu thông tin bên trong, ảnh phái đảm bảo được u cầu khơng bị biến đổi đê
có thể bị phát hiện dễ dàng so với ảnh gốc. Yêu cầu này dường như khá đơn
giản đổi với ảnh màu hoặc ảnh xám bởi mỏi một pixel ảnh được biểu diễn bởi
nhiều bít, nhiều giá trị và khi ta thay đổi một giá trị nhỏ nào đó thì chất lưựng
ảnh khơng thay đổi, thơng tin giấu khó bị phát hiện, nhưng đối với ảnh đen
trắng thì việc giấu thơng tin phức tạp hơn nhiều, vì ảnh đen trắng mỗi pixel
ảnh chỉ gồm hai giá trị hoặc trắng hoặc đen, và nếu ta biến đổi một bít từ đen

thành trắng mà khơng khéo thì sẽ rất dễ bị phát hiện. Do đó u cầu đối với
các thuật tốn giấu thơng tin trong ảnh màu hay ảnh xám và giấu thông tin
trong ảnh đen trắng là khác nhau. Trong khi đối với ảnh màu thì các thuật tốn
chú trọng vào việc làm sao cho giấu được càng nhiều thơng tin càng tốt thì các
thuật toán áp dụng cho ảnh đen trắng lại tập trung vào làm thế nào để thơng
tin giấu khó bị phát hiện.
■ Thông tin trong ảnh sẽ bi biến đổi nếu có bất cứ một biến dổi nào trên
ảnh
Vì phương pháp giấu tin trong ảnh dựa trên việc điều chỉnh các giá trị
của các bít theo một qui tắc nào đó và khi giải mã sẽ theo các giá trị đó để tìm
được thơng tin giấu. Theo đó, nếu một phép biến đổi nào đỏ trên ảnh làm thay
đổi giá trị của các bít thì sẽ làm cho thơng tin giấu sẽ bị sai lệch. Chính đặc
diêm này mà giấu thơng tin trong ảnh có tác dựng nhận thực và phát hiện
xuyên tạc thông tin.
* Cần thiết ảnh iịốc khi giải m ã ảnh ?

Nịỉuvưn T hị T h a n h Dinh - L u ậ n văn tất n g h iệ p C a o họ c