Nghiên cứu và cải tiến một số kỹ thuật giấu thông tin trong môi trường ảnh

Dương Đức Hải

Bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội

Dương Đức Hải
Ngành: Công nghệ thông tin

nghiên cứu và cải tiến

một số kỹ thuật giấu thông tin trong môi trường ảnh

Luận văn thạc sỹ Công nghệ thông tin

Khóa: 2002 - 2004

Hà Nội Năm 2004


Bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học bách khoa hà nội

Dương Đức Hải

nghiên cứu và cải tiến

một số kỹ thuật giấu thông tin trong môi trường ảnh

Luận văn thạc sỹ Khoa Học
Chuyên ngành Công nghệ thông tin

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hà Nội Năm 2004

Bình


Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

2

danh mơc c¸c chữ viết tắt
S TT

T vit tt

T y

1

BMP

Bitmap

2

CPT

Chen Pan – Tseng

3

DCT

Discrete Cosine Transformation

4

DES

Data Encryption Standard

5

EOF

End Of File

6

GIF

Graphics Interchanger Format

7

HAS

Human Auditory System

8

HVS

Human Vision System

9

JPEG

Joint Photograph Expert Group

10

LSB

Least Significant Bit

11

RSA

Rivets - Shamir - Adleman

12

RLC

Run Length Coding

13

TIFF

Targed Image File Format

C¸c danh mơc


3

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

danh mơc c¸c b¶ng
Số
TT

Bảng

1

1.1

Phân biệt giữa Steganography với Watermark

18

2

1.2

Một số kiểu tấn cơng điển hình

26

3

2.1

Header của ảnh Bitmap

35

4

2.2

Palette của ảnh Bitmap

36

5

2.3

Sự khác nhau giữa giấu thông tin trong ảnh đen trắng

và ảnh mầu

37

6

2.4

Số bit biểu diễn một điểm ảnh của một số loại ảnh

40

7

3.1

Số bit biểu diễn một điểm ảnh của một số loại ảnh

57

8

3.2

Kết quả thực nghiệm giấu tin bằng kỹ thuật DCT
(không nén JPEG)

71

9

3.3

Kết quả thực nghiệm giấu tin bằng kỹ thuật DCT (có
nén JPEG)

71

10

4.1

So sánh hiệu quả của hai giải thuật cài đặt

95

11

5.1

So sánh hệ DataHiding & hệ The Third Eye

99

Tên bảng

Trang

C¸c danh mơc

4

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

danh mơc c¸c h×nh vÏ
Số
TT

Hình

1

1.1

Phân cấp các lĩnh vực nghiên cứu của mật mã học

10

2

1.2

Phân loại các kỹ thuật giấu tin theo hai khuynh hướng
nghiên cứu chính

13

3

1.3

Lược đồ chung cho q trình giấu thơng tin

18

4

1.4

Lược đồ của q trình giải mã thơng tin

19

5

1.5

Ứng dụng bảo vệ bản quyền tác giả

20

6

1.6

Ứng dụng nhận thực thông tin

21

7

1.7

Ứng dụng trong phân phối sản phẩm

21

8

2.1

Bảng mầu cơ sở của Paint Shop Pro đã sắp thứ tự

32

9

2.2

Phương pháp quét dòng liên tiếp

32

10

2.3

Phương pháp quét dải các dòng liên tiếp

32

11

2.4

So sánh ảnh mầu gốc và ảnh đã giấu tin

37

12

2.5

So sánh ảnh đen trắng gốc và ảnh đã giấu tin

38

13

2.6

Minh họa bit LSB của ảnh 256 mầu

41

14

2.7

Phối mầu RGB

42

15

3.1

Kỹ thuật giấu tin trong khối bit

46

16

3.2

Kỹ thuật giấu tin trên đường biên ảnh

47

17

3.3

Phương thức tính hệ số phân bố bit

48

18

3.4

Quan hệ láng giềng của các điểm ảnh trong khối bit

49

19

3.5

Minh họa phép AND giữa các cặp bit của hai ma trận

50

20

3.6

Minh họa phép XOR giữa các cặp bit của hai ma trận

50

21

3.7

Minh họa ma trận ảnh và ma trận khóa

52

22

3.8

Một số phương pháp trượt ma trận khóa trên các khối
ảnh

53

23

3.9

Minh họa một ma trận ảnh, ma trận khóa và ma trận
trọng số

54

24

3.10

Minh họa phép hai ma trận

55

25

3.11

Minh họa bit LSB

58

26

3.12

Minh họa kỹ thuật giấu tin vào các điểm LSB

59

Tên hình

Trang

C¸c danh môc


5

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

Số
TT

Hình

27

3.13

Giải thuật nhúng tin bằng kỹ thuật DCT

68

28

3.14

Giải thuật giải tin bằng kỹ thuật DCT

69

29

4.1

Thuật toán giấu tin trực tiếp vào điểm ảnh

77

30

4.2

Thuật toán giải tin theo phương pháp giấu trực tiếp
vào điểm ảnh

78

31

4.3

Thuật toán CPT áp dụng cho ảnh mầu và ảnh đa cấp
xám

79

32

4.4

Thuật toán giải tin theo CPT

80

33

4.5

Sơ đồ phân cấp chức năng của ứng dụng DataHiding

84

34

4.6

Giao diện chính của ứng dụng DataHiding

84

35

4.7

Giao diện lựa chọn thông số giấu tin theo phương pháp
giấu trực tiếp vào điểm ảnh.

85

36

4.8

Giao diện lựa chọn giấu tin theo phương pháp CPT

86

37

4.9

Giao diện lựa chọn giải tin

87

38

4.10

Giao diện giới thiệu về ứng dụng

87

39

4.11

Giao diện thông báo giấu tin thành công

87

40

4.12

Giao diện thông báo giải tin thành cơng

87

41

4.13

Một số thơng báo lỗi điển hình của ứng dụng

88

42

4.14

Ảnh kết quả thực nghiệm giấu 2.69 MB thông tin vào
ảnh Text 24 bit mầu.

89

43

4.15

Kết quả thực nghiệm giấu 2.69MB thông tin vào ảnh
24 bit mầu

89

44

4.16

So sánh các ảnh gốc và ảnh đã giấu tin bằng cách
Zoom 400%

90

45

4.17

Kết quả thực nghiệm giấu 74KB thông tin vào ảnh 8
bit mầu

90

46

4.18

Kết quả thực nghiệm giấu 105KB thông tin vào ảnh 8
bit mầu

90

47

4.19

Kết quả giấu ảnh hoa hồng 24 bit mầu vào ảnh đa cấp
xám

91

48

4.20

So sánh ảnh hoa hồng trước khi giấu và sau khi được
giải tin từ ảnh đa cấp xám

91

Tên hình

Trang

C¸c danh môc


6

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

Số
TT

Hình

49

4.21

Kết quả thực nghiệm giấu 352 byte thông tin vào ảnh
24bit mầu

91

50

4.22

Kết quả thực nghiệm giấu 317 byte thông tin vào ảnh
8bit mầu

92

51

4.23

Kết quả thực nghiệm giấu 317 byte thông tin vào ảnh
đa cấp xám

92

52

4.24

Kết quả thực nghiệm giấu 317 byte thông tin vào ảnh
đen trắng.

92

53

4.25

Các ảnh gốc dùng trong thực nghiệm dung lượng giấu
tin

93

54

4.26

Kết quả thực nghiệm dung lượng giấu tin

93

55

5.1

Kết quả thực nghiệm so sánh hệ DataHiding và The
Third Eye

99

Tên hình

Trang

C¸c danh môc

1

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

môc lôc
Nội dung

Trang

Môc lục

1

Danh mục các từ viết tắt

2

Danh mục các bảng

3

Danh mục các hình vẽ

6

Mở đầu

7

Chương1. Tổng quan về các phương pháp bảo mật thông tin

9

1.1. Sơ lược về lịch sử giấu tin

10

1.2. nh ngha và phân loại

11

1.3. Mô hình cơ bản của kỹ thuật giấu tin

18

1.4. Những ứng dụng cơ bản của giấu tin

20

1.5. Giấu thông tin trong dữ liệu đa phương tiện

22

1.6. Độ an toàn của một hệ thống giấu tin

25

1.7. Các tấn công và biện pháp khăc phục của kỹ thuật giấu
tin

26

Chương 2. Một số vấn đề cơ bản về giấu thông tin trong ảnh

27

2.1. Giấu thông tin trong ảnh, những đặc trưng và tính chất

27

2.2. Biểu diễn ảnh trên máy tính

29

2.3. Giấu thông tin trong ảnh đen trắng, ảnh mầu và ảnh đa
cấp xám

36

2.4. Một số tiêu chí đánh giá kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh số

38

2.5. Các kỹ thuật xử lý điểm ảnh

40

2.6. Đánh giá một số hệ giấu tin trong ảnh

43

Chương 3. Một số thuật toán giấu tin trong ảnh

45

3.1. Thuật toán giấu thông tin trong khèi bit

45

3.2. ThuËt to¸n thay thÕ bit cã träng sè thÊp nhÊt LSB ( Least
Significant Bit)

57

3.3. Một số kỹ thut giu tin khỏc

64

3.4. Các hạn chế của kỹ thuật giÊu tin

73

Ch­¬ng 4. TriĨn khai øng dơng

74

4. 1. Giíi thiƯu

74

4. 2. Lựa chọn công cụ và thuật toán

76

4.3. Cài đặt ứng dụng

77

4. 4. Kết quả thử nghiệm

88

4. 5. Các kết luận dựa trên kết quả thử nghiệm

95

Chương 5. Tổng kết và đánh giá

97

5.1. Các vấn đề đà giải quyết được

97

5.2. Đánh giá nội dung đà thực hiện

98

5.3. Hướng phát triển của đề tài

99

Tài liệu tham khảo

101

Phụ lục

104

Mục lục


7

Lun vn tt nghip cao hc
Dng c Hi

Mở đầu
Cuc cỏch mạng thông tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu
sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta. Bên cạnh những thuận lợi
mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội
mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới như
máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật
số v.v.. đã thúc đẩy khả năng sáng tạo, xử lý và thưởng thức các dữ liệu đa
phương tiện (multimedia data). Mạng Internet toàn cầu đã tạo ra những cơ
cấu ảo - nơi diễn ra các q trình trao đổi thơng tin trong mọi lĩnh vực chính

trị, qn sự, quốc phịng, kinh tế, thương mại…Và chính trong mơi trường
mở và tiện nghi như thế xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần các
giải pháp hữu hiệu nhằm đảm bảo an tồn thơng tin, chống lại các nạn ăn
cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thơng tin trái phép v.v.. Việc
tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp ta hiểu thêm về công
nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn tạo ra những cơ hội
phát triển mới.
Nhiệm vụ của luận văn này là tìm hiểu và trình bầy một số kỹ thuật
giấu thơng tin mật trong môi trường ảnh tĩnh, một trong những giải pháp
hiện đang được quan tâm để đảm bảo an tồn thơng tin trên mạng nói riêng
và trong lĩnh vực bảo mật thơng tin nói chung. Luận văn chia thành 5
chương:
Chương 1. Tổng quan về các phương pháp bảo mật thông tin
Giới thiệu tổng quan về lĩnh vực giấu tin trong ảnh: từ lịch sử phát
triển đến những phương pháp giấu tin đang ứng dụng hiện nay. Chương này
cũng nêu các định nghĩa, phân loại, mơ hình và những ứng dụng cơ bản của
các kỹ thuật giấu tin. Xem xét đánh giá độ an tồn, các tấn cơng với các hệ
giấu tin và một số biện pháp khắc phục các tấn công.
Chương 2. Một số vấn đề cơ bản về giấu thông tin trong ảnh
Đề cập tới những kiến thức cơ bản liên quan đến các kỹ thuật giấu tin
trong ảnh như: hệ thống thị giác người và các mơ hình màu cho ảnh; Các kỹ
thuật biểu diễn ảnh trên máy tính và một số định dạng ảnh thông dụng; Các
kỹ thuật xử lý điểm ảnh; Xem xét đánh giá một số hệ giu tin trong nh...
Mở đầu


Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

8

Chương 3. Một số thuật tốn giấu tin trong ảnh
Nghiên cứu và trình bày một số kỹ thuật giấu tin trong ảnh: Giấu
thông tin trong khối bít; Thay thế bit có trọng số thấp nhất; Giấu thông tin
trên miền tần số; Thông qua nghiên cứu các thuật toán đưa ra một số các hạn
chế của các kỹ thuật giấu tin trong môi trường ảnh.
Chương 4. Triển khai ứng dụng
Trình bầy thiết kế và cài đặt một hệ giấu tin trong ảnh dựa trên việc
cải tiến hai thuật toán CPT và LSB. Các kết quả và đánh giá dựa trên kết quả
thử nghiệm của hệ nhằm ứng dụng vào giải quyết một bài toán thực tế:
Chuyển phát đề thi.
Chương 5. Tổng kết và đánh giá
Nêu các nhận xét, các kết quả đã thực hiện được và phương hướng
phát triển của đề tài.
Tác giả luận văn bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS
Nguyễn Ngọc Bình – Người thầy đã chỉ ra hướng đi đúng, đã tận tình
hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn. Tác giả chân thành cảm ơn các
Thầy Cô, bè bạn và người thân đã động viên và giúp đỡ trong suốt qua trình
nghiên cứu, triển khai đề tài.
Vì trình độ có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi những sai sót. Tác
giả kính mong nhận được những góp chân thành để luận văn ngày một hon
thin.
H Ni, thỏng 11 nm 2004

Mở đầu


9

Luận văn tốt nghiệp cao học

Dương Đức Hải

ch­¬ng 1. giíi thiƯu Tỉng quan
Cuộc cách mạng thơng tin kỹ thuật số đã đem lại những thay đổi sâu
sắc trong xã hội và trong cuộc sống của chúng ta. Bên cạnh những thuận lợi
mà thông tin kỹ thuật số mang lại cũng sinh ra những thách thức và cơ hội
mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng rất mạnh, các thiết bị mới như
máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chất lượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật
số v.v.. đã thúc đẩy khả năng sáng tạo, xử lý và thưởng thức các dữ liệu đa
phương tiện (multimedia data). Mạng Internet toàn cầu đã tạo ra những cơ
cấu ảo - nơi diễn ra các q trình trao đổi thơng tin trong mọi lĩnh vực chính
trị, qn sự, quốc phịng, kinh tế, thương mại. Và chính trong mơi trường
mở và tiện nghi như thế xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần các
giải pháp hữu hiệu nhằm đảm bảo an tồn thơng tin, chống lại các nạn ăn
cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép v.v.. Việc
tìm giải pháp cho những vấn đề này không chỉ giúp ta hiểu thêm về công
nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh này mà còn tạo ra những cơ hội
phát triển mới.
Giải pháp nào cho những vấn đề trên ?
Trong một thời gian dài, nhiều phương pháp bảo vệ thơng tin đã được
đưa ra, trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất. Các hệ
mã đã được phát triển nhanh chóng và được ứng dụng rất phổ biến. Thông
tin ban đầu sẽ được mã hố thành các kí hiệu vơ nghĩa, sau đó sẽ được lấy
lại thơng qua việc giải mã nhờ khố của hệ mã. Đã có nhiều hệ mã phức tạp
và hiệu quả được sử dụng như DES, RSA, KNAPSACK... [4].
Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp này, chúng ta không nghiên
cứu về các hệ mã mật mà chỉ tìm hiểu về một phương pháp đã và đang được
nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới. Đó là phương
pháp giấu tin (data hiding) - đây là phương pháp mới đang được xem như
một công nghệ chìa khố cho vấn đề bảo vệ bản quyền, xác nhận thông tin

và điều khiển truy cập, ứng dụng trong an tồn và bảo mật thơng tin.
Giả sử ta có đối tượng cần bảo mật R (một văn bản, một tấm bản đồ
hoặc một tệp âm thanh ...). Nếu dùng phương pháp mã hoá để bảo mật R ta
sẽ thu được bản mật mã của R là R’ chẳng hạn. Thông thường, R’ mang
những giá trị “vô nghĩa” và chính điều này làm cho đối phương nghi ngờ và
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


10

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

tìm mọi cách thám mã. Ngược lại, nếu dùng phương pháp giấu R vào một
đối tượng khác, một bức ảnh F chẳng hạn ta sẽ thu được bức ảnh F’ hầu
như không sai khác với F. Sau đó chỉ cần gửi ảnh F’ cho người nhận. Để
lấy ra bản tin R từ ảnh F’ ta không cần ảnh gốc F. Xem như vậy, khi đối
phương bắt được tấm ảnh F’ nếu đó là ảnh lạ (ảnh cá nhân, ảnh phong cảnh
của những nơi khơng nổi tiếng) thì khó nảy sinh nghi ngờ về khả năng chứa
tin mật trong F’.
Như vậy, sự khác biệt giữa mã hố thơng tin và giấu thơng tin là mức
độ lộ liễu của đối tượng mang tin mật. Nếu ta phối hợp hai phương pháp
trên thì mức độ lộ liễu được giảm đến mức tối đa, đồng thời độ an tồn cũng
được nâng cao. Chẳng hạn, ta có thể mã hố R thành R’ sau đó mới giấu R’
vào ảnh F để thu được ảnh F’. Tóm lại, giấu thơng tin và hệ mã mật có quan
hệ mật thiết với nhau, cùng xây dựng nên một hệ thống an tồn và bảo mật
thơng tin.
Cryptology
Ngành mật mã

Cryptography
Mật mã

Steganography
Giấu tin mật

Hình 1.1. Phân cấp các lĩnh vực nghiên cứu của mật mã học.

1.1. Sơ lược về lịch sử giấu tin
Từ Steganography bắt nguồn từ Hi Lạp và được sử dụng cho tới ngày
nay, nó có nghĩa là tài liệu được phủ (covered writing) hoặc viết bí mật. Các
câu chuyện kể về kỹ thuật giấu thông tin được truyền qua nhiều thế hệ. Có lẽ
những ghi chép sớm nhất về kỹ thuật giấu thông tin (thông tin được hiểu
theo nghĩa nguyên thủy của nó) thuộc về sử gia Hy-Lạp Herodotus. Khi bạo
chúa Hy-Lạp Histiaeus bị vua Darius bắt giữ ở Susa vào thế kỷ thứ năm
trước Công nguyên, ông ta đã gửi một thơng báo bí mật cho con rể của mình
là Aristagoras ở Miletus. Histiaeus đã cạo trọc đầu của một nô lệ tin cậy và
xăm một thông báo trên da đầu của người nơ lệ ấy. Khi tóc của người nô lệ
này mọc đủ dài người nô lệ được gửi tới Miletus.

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


11

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

Một câu chuyện khác về thời Hy-Lạp cổ đại cũng do Herodotus ghi
lại. Mơi trường để ghi văn bản chính là các viên thuốc được bọc trong sáp

ong. Demeratus, một người Hy-Lạp, cần thông báo cho Sparta rằng Xerxes
định xâm chiếm Hy-Lạp. Để tránh bị phát 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 để 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 hơ nóng, những thứ mực khơng nhìn thấy này
trở nên sẫm màu và có thể đọc dễ dàng. Mực khơng màu cũng được sử dụng
rất gần đây, như trong thời gian chiến tranh Thế giới II.
Ý tưởng về che giấu thơng tin đã có từ hàng nghìn năm về trước
nhưng kỹ thuật này được dùng chủ yếu trong quân 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 nghiên cứu và các viện cơng nghệ thơng tin với hàng
loạt cơng trình nghiên cứu giá trị. Cuộc cách mạng số hố thơng tin và sự
phát triển nhanh chóng của mạng truyền thơng là ngun nhân chính dẫn
đến sự thay đổi này. Những phiên bản sao chép hoàn hảo, các kỹ thuật thay
thế, sửa đổi tinh vi, cộng với sự lưu thông phân phối trên mạng của các dữ
liệu đa phương tiện đã sinh ra nhiều vấn đề nhức nhối về nạn ăn cắp bản
quyền, phân phối bất hợp pháp, xuyên tạc trái phép...

1.2. Định nghĩa và phân loại
1.2.1. Các định nghĩa [18]

Định nghĩa 1: Giấu thông tin
Giấu thông tin là một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thơng tin số
nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác
Kỹ thuật giấu thông tin chủ yếu hướng vào hai mục đích sau đây: một
là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, hai là bảo mật cho chính đối tượng

được dùng để giấu tin. Hai mục đích khác nhau này dẫn đến hai khuynh
hướng kỹ thuật chủ yếu của giấu tin.

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tæng quan


12

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

Khuynh hướng thứ nhất là giấu tin mật (steganography). Khuynh
hướng này tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho thông tin giấu được
nhiều và quan trọng là làm người khác khó phát hiện được một đối tượng có
được giấu tin bên trong hay không.
Khuynh hướng thứ hai là thuỷ vân số (watermark). Khuynh hướng
thuỷ vân số có miền ứng dụng lớn hơn nên được quan tâm nghiên cứu nhiều
hơn và thực tế đã có rất nhiều kỹ thuật thuộc về khuynh hướng này. Thuỷ
vân số tập trung vào việc sử dụng kỹ thuật giấu tin, dùng thông tin giấu để
bảo vệ sản phẩm thông tin số như ảnh, audio hay video. Nổi bật nhất là ứng
dụng trong bảo vệ bản quyền.
Định nghĩa 1 mang tính tổng quát về giấu tin. Xét riêng trong kỹ thuật
giấu tin mật, những định nghĩa sau đây cụ thể hơn và được chia theo các hệ
giấu tin mật. Theo đó, các hệ thống giấu tin mật có thể chia thành ba loại
như:
Định nghĩa 2: Giấu tin thuần tuý (Pure Steganography)
Một bộ 4 σ(C,M,D,E), trong đó C là tập các phương tiện chứa thông
tin cần giấu, M là tập thơng điệp cần giấu với |C|≥|M|, E: C×M → C là một
hàm nhúng thông điệp M vào phương tiện chứa C và D: C → M là hàm giải
tin sao cho D(E(c,m)) = m với mọi m ∈ M, c ∈ C được gọi là một hệ Pure

Steganography.
Định nghĩa 3: Giấu tin dùng khố bí mật (Secret key Steganography)
Một bộ 5 σ(C,M,K,Dk,Ek), trong đó C là tập các phương tiện chứa
thông tin cần giấu, M là tập thông điệp cần giấu với |C|≥|M|, K là một tập
khố bí mật, Ek: C×M×K → C là một hàm nhúng thơng điệp M vào phương
tiện chứa C sử dụng khoá K và Dk: C × K→ M là hàm giải tin sao cho
Dk(Ek(c,m,k),k) = m với mọi m ∈ M, c ∈ C và k ∈ K được gọi là một hệ
Secret Key Stegangraphy
Định nghĩa 4: Giấu tin dùng khố cơng khai (Public Key Steganography)
Giống như là hệ mã mật khoá cơng khai, hệ giấu tin mật khố cơng
khai khơng sử dụng việc truyền khố bí mật mà sử dụng hai khố là khố bí
mật và khố cơng khai. Khố cơng khai được lưu trong cơ sở dữ liệu công
cộng. Được sử dụng trong q trình giấu tin. Cịn khố bí mật được sử dụng
trong q trình giải tin.
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

13
1.2.2. Phân loại kỹ thuật giấu tin

Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần
đây nên xu hướng phát triển vẫn chưa ổn định. Nhiều phương pháp mới,
theo nhiều khía cạnh khác nhau đang và sẽ được đề xuất, bởi vậy một định
nghĩa chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chưa thể có được. Một số
tác giả đã đưa ra các cách đánh giá phân loại và các định nghĩa, nhưng
không lâu sau lại có các định nghĩa khác, một sự phân loại khác được đề
xuất. Sơ đồ phân loại trên hình 1.2 được Fabien A. P. Petitcolas đề xuất năm

1999 [10].
Infomation
hiding
Giấu thông tin

Watermarking
Thuỷ vân số

Steganography
Giấu tin mật

Intrinsic
Giấu tin có xử lý

Pure
Giấu tin đơn thuần

Robust
Copyright marking
Thuỷ vân bền vững

Imperceptible
Watermarking
Thuỷ vân ẩn

Fragile
Watermarking
Thuỷ vân “dễ vỡ”

Visible

Watermarking
Thuỷ vân hiển

Hình 1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin
theo hai khuynh hướng nghiên cứu chính

Sơ đồ 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 dữ
liệu ra làm hai hướng lớn, đó là watermarking và steganography. Nếu như
watermark quan tâm nhiều đến các ứng dụng giấu các mẩu tin ngắn 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 steganography lại quan tâm tới các
ứng dụng che giấu các bản tin với độ mật và dung lượng càng lớn càng tốt.
Đối với từng hướng lớn này, q trình phân loại có thể tiếp tục theo các tiêu
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


14

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

chí khác, ví dụ dựa theo ảnh hưởng các tác động từ bên ngồi có thể chia
watermark thành hai loại, một loại bền vững với các tác động 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. Cũng có thể chia watermark theo đặc tính, một
loại cần được che giấu để chỉ có một số những người tiếp xúc với nó có thể
thấy được thơng tin, loại thứ hai đối lập, cần được mọi người nhìn thấy .

1.2.2.1. Thủy vân (Watermark)
Thủy vân là một lượng thông tin nhỏ được nhúng vào một sản phẩm
số nhằm đảm bảo an tồn dữ liệu cho sản phẩm đó như trong những ứng
dụng chứng thực thông tin, bảo vệ bản quyền, phát hiện xuyên tạc...Trong
thực tế, thủy vân thường là một Logo, thông tin tác giả, mã sản phẩm...
Những đặc trưng quan trọng của watermark là khả năng bền vững sau
các biến dạng thông thường của môi trường, khả năng chống lại sự tấn cơng,
có thể cùng tồn tại với những watermark khác và yêu cầu một thuật toán tốt
theo nghĩa độ phức tạp tính tốn nhỏ, nhất là giai đoạn khơi phục thông tin.
Sự quan trọng tương đối của những đặc trưng này nói chung phụ thuộc vào
các ứng dụng cụ thể. Sau đây là các tính chất chung của watermark.
- Tính vơ hình (Invisibility): watermark phải khơng gây ra bất kỳ sự
chú ý nào cũng như không làm giảm chất lượng của tệp dữ liệu môi trường.
Đặc biệt, dữ liệu watermark trước và sau quá trình nhúng và giải tin phải
giống nhau.
- Tính bền vững (Robust): Những tệp âm thanh, hình ảnh và video vì
lý do nào đó có thể được biến đổi theo một phép xử lý số. Ví dụ như việc
thay đổi độ tương phản các tệp video, điều chỉnh âm sắc cho các tệp âm
thanh...một watermark phải đủ bền vững trước những biến đổi thông
thường như vậy. Tính bền vững được thể hiện: watermark vẫn cịn hiện hữu
trong dữ liệu sau các biến dạng thông thường và các cơng cụ đọc watermark
có thể phát hiện ra nó dễ dàng.
- Tính dễ vỡ (Fragility): Trong một số ứng dụng, thủy vân cần đến
đặc trưng ngược với bền vững đó là “dễ vỡ”, tính dễ vỡ thể hiện qua sự thay
đổi, biến dạng của thủy vân dưới tác động của một phép biến đổi nào đó. Ví
dụ các watermark trong cổ phiếu, tiền hay hóa đơn và các giấy tờ quan trọng
phải được phá hủy trong mọi bản sao bất hợp lệ. Thuộc tính này của
watermark gọi là tính dễ vỡ.
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan

15

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

- Khả năng chống giả mạo (Tamper – resistance): Đây là khả năng
tồn tại của thủy vân trước mọi dự định nhằm loại bỏ và thay thế chúng,
ngoài nghĩa bền vững chống lại những sự biến dạng tín hiệu trong các xử lý
bình thường. Tuy nhiên, đây là một yêu cầu khó khăn vì một tấn cơng được
coi là đạt hiệu quả khi loại bỏ watermark mà không thay đổi chất lượng của
dữ liệu vỏ.
- Phụ thuộc khóa (Key restrictions): Đây là sự phân biệt theo giới
hạn khả năng truy cập. Các giải thích, thơng báo mơ tả trong watermark phải
sẵn sàng được phát hiện bởi càng nhiều cơ chế dị tìm watermark càng tốt.
Ngược lại, những watermark phục vụ mục đích riêng tư như chữ ký số, đánh
giấu bản quyền... lại cần được che đậy ở một mức nhất định nào đó. Người
ta phân biệt sự khác nhau đó bởi mức độ giới hạn của khóa và phân chia
watermark thành watermark khóa khơng giới hạn và watermark khóa hạn
chế. Đương nhiên một giải thuật khóa khơng giới hạn phải kháng cự trước
một sự tấn cơng quyết liệt hơn một giải thuật khóa hạn chế.
- Biến thể và watermark kép (Modification and Multiple watermark):
trong đa số các ứng dụng cần thiết phải có sự phân biệt giữa dữ liệu có chứa
watermark và dữ liệu không chứa watermark. Lỗi phát hiện sai của hệ thống
dị tìm watermark là sác xuất mà nó xác định nhầm dữ liệu khơng chứa
watermark thành có chứa watermark. Mức độ nghiêm trọng của lỗi như vậy
phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể. Trong một số ứng dụng, lỗi này có thể là
thảm họa, ví dụ trong việc điều khiển trong việc chống sao chép cho đĩa
DVD; thiết bị sẽ từ chối chơi Video từ một đĩa nó tìm thấy một watermark
nói rằng dữ liệu khơng được phép sao chép. Những lỗi như vậy hiếm khi

xảy ra, tuy nhiên nếu có, nó sẽ để lại một ảnh hưởng nghiêm trọng tới thị
trường của các nhà sản xuất và phát hành. Những dự chi ngân sách hàng
triệu USD đang được dành cho các cơng ty thiết kế phương pháp watermark
có xác suất sai nhầm nhỏ.
- Chi phí tính tốn (Computational cost): Chi phí này xảy ra trong cả
q trình nhúng và phát hiện watermark. Tuy nhiên, chi phí của phát hiện
watermark thường quan trọng hơn, đặc biệt là việc phát hiện ra watermark
trong các ứng dụng Video thời gian thực hoặc âm thanh.
- Tính tiêu chuẩn (Standards): Trong cơng nghệ watermark có những
ứng dụng cần được tiêu chuẩn hóa để sử dụng được trong phạm vi tồn cầu,
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


16

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

ví dụ tiêu chuẩn cho watermark DVD. Hệ thống bảo vệ chống sao chép dựa
vào watermark được tích hợp ngay vào thiết bị đọc đĩa.
- Độ tin cậy (Reliability): Thiết bị cứng hoặc phần mềm có khả năng
phát hiện thơng tin che giấu được gọi là bộ dị tìm. Gọi “lỗi phát hiện sai ”
là xác suất phát hiện sai nhầm các thông tin che giấu. Thống kê cho thấy các
bộ dị tìm thường mắc phải các lỗi sau:
+ Bộ dị tìm phát hiện thấy tín hiệu watermark trong một mơi trường
khơng giấu thơng tin. Người ta nói bộ dị tìm có lỗi sai dương tính (false
positive error).
+ Ngược lại với trường hợp nói trên, nếu bộ dị tìm khơng phát hiện
được tín hiệu watermark trong một mơi trường có giấu thơng tin. Người ta
nói bộ dị tìm có lỗi sai âm tính (false negative error).

+ Trường hợp phát hiện được tín hiệu watermark nhưng sai nội dung
người ta nói bộ dị tìm có lỗi sai bit.
Một bộ dị tìm được gọi là có độ tin cậy cao nếu như nó ít mắc phải
các lỗi trên đây.
1.2.2.2. Giấu tin mật (Steganography)
Steganography – giấu một thơng tin vào một thơng tin khác. Đó là
một phương pháp phần nào tương tự với truyền thông qua kênh thơng tin bí
mật, truyền thơng an tồn bằng kỹ thuật trải phổ...một thơng báo được mã
hóa có thể gây ra sự hồi nghi trong khi một thơng tin được giấu thì tránh
được điều đó.
Steganography vừa là nghệ thuật vừa là khoa học của truyền thơng bí
mật. Khác với mật mã nơi mà người thám mã có được bản mã và có thể giải
mã, mục đích của Steganography là che giấu những thông điệp bên trong
những thông tin khác mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của
thông tin gốc; và bằng một cách thức nào đó sao cho người khơng có thẩm
quyền khơng thể phát hiện hoặc phá hủy chúng.
Steganography có các đặc điểm sau:
- Dung lượng giấu tin (Hiding Capacity): Khả năng giấu tin được
đánh giá theo mối liên quan giữa lượng thơng tin có thể giấu với kích thước

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


17

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

của dữ liệu môi trường. Dung lượng thông tin giấu phụ thuộc vào từng ứng
dụng cụ thể.

- Tính trong suốt đối với tri giác (Perceptual Transparency): Việc
giấu thông tin vào ảnh nguồn gây ra một số nhiễu trên ảnh nguồn. Điều này
có thể giải thích như sau: việc giấu thơng tin được thực hiện bằng cách thay
đổi giá trị một số các bít khơng quan trọng, điều này có thể gây ra một chút
nhiễu cho ảnh môi trường. Nếu môi trường ban đầu hồn tồn khơng có
nhiễu thì việc giấu tin coi như thất bại, ngược lại các nhiễu được tạo ra sau
khi giấu thông tin sẽ không phân biệt được với các nhiễu vốn có sẵn của mơi
trường, chính tính trong suốt được thể hiện ở điểm này.
- Tính bền vững (Robust): Tính bền vững thể hiện qua việc các thơng
tin giấu không bị thay đổi khi ảnh môi trường bị tác động bởi các phép xử
lý ảnh như:
+ Các phép lọc tuyến tính, lọc phi tuyến.
+ Phép cộng nhiễu.
+ Các phép làm sắc nét hoặc làm mờ.
+ Phép biến đổi tỉ lệ.
+ Phép quay ảnh.
+ Phép nén có mất thơng tin.
+ Các phép chuyển đổi từ ảnh số sang ảnh tương tự và ngược lại
(chẳng hạn việc in một ảnh có giấu thơng tin sau đó dùng máy qt ảnh để
qt lại ảnh đó).
Tính bền vững rất quan trọng trong việc bảo vệ bản quyền watermark
vì người vi phạm bản quyền sẽ tìm cách lọc và hủy bỏ các watermark được
nhúng trong ảnh. Hiện đã có các phần mềm chống lại watermark thực hiện
việc loại bỏ các watermark một cách có hiệu quả [12,20] thậm chí kỹ thuật
này cịn có thể loại bỏ được cả những thông tin nhúng trong ảnh.
- Khả năng chống giả mạo (Tamper - resistance): Khả năng chống
giả mạo nói tới sự khó khăn khi đối phương định thay thế hoặc làm giả mạo
một thông tin nhúng trong ảnh, chẳng hạn khi người vi phạm bản quyền thay
thế một giấu bản quyền của người khác bằng một quyền sở hữu hợp lệ của

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

18

mình. Một ứng dụng địi hỏi có tính bền vững cao thường cũng địi hỏi khả
năng mạnh chống tính giả mạo.
- Một số đặc điểm khác: kỹ thuật giấu tin còn một số đặc điểm khác,
chẳng hạn việc mã hóa và giải mã địi hỏi tính tốn phức tạp. Ngồi ra một
số đặc điểm còn tùy theo các yêu cầu đối với từng ứng dụng độc lập.
1.2.2.3. Những khác biệt giữa Steganography với Watermarking
Bảng 1.1. Phân biệt giữa Steganography và Watermarking

Steganography

Watermarking

- Tập trung vào việc giấu được càng
- Không cần giấu nhiều thông tin, chỉ
nhiều thông tin càng tốt, ứng dụng trong cần lượng thông tin nhỏ đặc trưng cho
truyền dữ liệu thông tin mật.
bản quyền của người sở hữu.
- Cố gắng làm nhỏ nhất những ảnh - Trong trường hợp thuỷ vân nhìn thấy
hưởng đến chất lượng của đối tượng vỏ thì thuỷ vân sẽ hiện ra.
để không bị chú ý đến dữ liệu đã được
giấu trong đó.
- Thay đổi stego-object cũng làm cho - Thuỷ vân phải bền vững với mọi tấn

dữ liệu giấu bị sai lệch (nhất là ứng dụng cơng có chủ đích hoặc khơng có chủ
đích vào sản phẩm.
trong nhận thực thơng tin)

1.3. Mơ hình cơ bản của kỹ thuật giấu tin
Mơ hình của kỹ thuật giấu tin cơ bản được trình bày trên hai hình vẽ
sau:

M
I

S

E





K

Hình 1.3. Lược đồ chung cho q trình giấu thơng tin

Hình 1.3 biểu diễn q trình giấu thơng tin cơ bản. Phương tiện chứa
bao gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như văn bản,
ảnh, audio, video…, dữ liệu giấu là một lượng thông tin mang ý nghĩa nào
đó, tuỳ thuộc vào mục đích của người sử dụng. Thông tin sẽ được giấu vào
trong phương tiện chứa nhờ một bộ nhúng, bộ nhúng là những chương trình,
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

19

những thuật toán để giấu tin và được thực hiện với một khoá bí mật giống
như các hệ mật mã cổ điển. Sau khi giấu tin ta thu được phương tiện chứa đã
mang thơng tin và phân phối sử dụng trên mạng.
Trên hình vẽ:
Secret Message (M): Thông tin cần giấu.
Cover Data (I): Dữ liệu phủ, môi trường giấu tin.
Embedding Algorithm (E): Bộ mã hóa/giải mã là những chương trình,
những thuật tốn nhúng tin.
Key (K): Khóa bí mật, sử dụng trong kỹ thuật giấu tin.
Stego Data (S): Dữ liệu mang tin mật.
Control (C): Kiểm tra thông tin sau khi giải mã
Thông tin được giấu vào phương tiện chứa, theo một thuật tốn, sử
dụng khóa bí mật dùng chung giữa người gửi và người nhận tin.



K



S

E

I

M

C

Hình 1.4. Lược đồ của q trình giải mã thơng tin.

Hình 1.4 chỉ ra các cơng việc giải mã thơng tin đã giấu. Sau khi nhận
được đối tượng có giấu thơng tin, q trình giải mã được thực hiện thơng
qua một bộ giải mã tương ứng với bộ nhúng thông tin cùng với khố của q
trình nhúng. Kết quả thu được gồm phương tiện chứa gốc và thông tin đã
giấu. Bước tiếp theo thơng tin giấu sẽ được xử lí kiểm định so sánh với
thơng tin giấu ban đầu.

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


20

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

1.4. Những ứng dụng cơ bản của giấu tin [17]
1.4.1. Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection)

Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thuỷ vân số. Một thông tin
nào đó mang ý nghĩa quyền sở hữu tác giả sẽ được nhúng vào trong các sản
phẩm, thuỷ vân đó chỉ một mình người chủ sở hữu hợp pháp các sản phẩm
đó có và được dùng làm minh chứng cho bản quyền sản phẩm. Giả sử có

một thành phẩm dữ liệu dạng đa phương tiện như ảnh, âm thanh, video cần
được lưu thông trên mạng. Để bảo vệ các sản phẩm chống lại các hành vi
lấy cắp hoặc làm nhái cần phải có một kỹ thuật để “dán tem bản quyền” vào
sản phẩm này. Việc dán tem hay chính là việc nhúng thuỷ vân cần phải đảm
bảo không để lại một ảnh hưởng lớn nào đến việc cảm nhận sản phẩm. Yêu
cầu kỹ thuật đối với ứng dụng này là thuỷ vân phải tồn tại bền vững cùng
với sản phẩm, muốn bỏ thuỷ vân này mà không được phép của người chủ sở
hữu thì chỉ có cách là phá huỷ sản phẩm.

a) Ảnh hoa hồng gốc

b) Ảnh hoa hồng sau khi giấu thơng tin bản
quyền

Hình 1.5. Hai ảnh trước và sau khi giấu tin giống hệt nhau nếu nhìn bằng mắt thường

1.4.2. Nhận thực thông tin hay phát hiện xuyên tạc thông tin
(authentication and tamper detection)

Một tập các thông tin sẽ được giấu trong phương tiện chứa sau đó
được sử dụng để nhận biết xem dữ liệu trên phương tiện gốc đó có bị thay
đổi hay khơng. Các thuỷ vân nên được ẩn để tránh được sự tò mò của kẻ thù,
hơn nữa việc làm giả các thuỷ vân hợp lệ hay xuyên tạc thông tin nguồn
cũng cần được xem xét. Trong các ứng dụng thực tế, người ta mong muốn
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 đã bị thay
đổi, xuyên tạc nội dung hay là chỉ bị nén mất dữ liệu). u cầu chung đối
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

21

với ứng dụng này là khả năng giấu thông tin nhiều và thuỷ vân không cần
bền vững trước các phép xử lý trên đối tượng đã được giấu tin.

a) Clinton và Hillary

b) Clinton và Monica

Hình 1.6. Hai ảnh Clinton rất khó đánh giá ảnh nào là giả mạo.

1.4.3. Giấu vân tay hay dán nhãn (Fingerprinting and labeling)

Thuỷ vân được sử dụng để nhận diện người gửi hay người nhận của
một thông tin nào đó trong ứng dụng phân phối sản phẩm. Thuỷ vân trong
trường hợp này cũng tương tự như số serial của sản phẩm phần mềm. Mỗi
một sản phẩm sẽ mang một thuỷ vân riêng. Ví dụ như các vân khác nhau sẽ
được nhúng vào các bản copy khác nhau của thông tin gốc trước khi chuyển
cho nhiều người. Với những ứng dụng này thì yêu cầu là đảm bảo độ an tồn
cao cho các thuỷ vân tránh sự xố giấu vết trong khi phân phối.
original

+
…
W1

W2

WN

…

N Customers

Hình 1.7. Ứng dụng trong phân phối sản phẩm

ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

22
1.4.4. Điều khiển sao chép (Copy control)

Điều mong muốn đối với các hệ thống phân phối dữ liệu đa phương
tiện là tồn tại một kỹ thuật chống sao chép trái phép dữ liệu. Có thể sử dụng
thuỷ vân để chỉ trạng thái sao chép của dữ liệu. Các thuỷ vân trong những
trường hợp này được sử dụng để điều khiển sao chép đối với các thông tin.
Các thiết bị phát hiện ra thuỷ vân thường được gắn sẵn vào trong các hệ
thống đọc ghi. Ví dụ như hệ thống quản lí sao chép DVD đã được ứng dụng
ở Nhật. Thuỷ vân mang các giá trị chỉ trạng thái cho phép sao chép dữ liệu
như “copy never” - không được phép sao chép hay “copy once” - chỉ được
copy một lần. Sau khi copy xong, bộ đọc, ghi thuỷ vân sẽ ghi thuỷ vân mới
chỉ trạng thái mới lên DVD. Các ứng dụng loại này cũng yêu cầu thuỷ vân
phải được bảo đảm an toàn và cũng sử dụng phương pháp phát hiện thuỷ
vân đã giấu mà không cần thông tin gốc.

1.4.5. Giấu tin mật (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 chứa
gốc ban đầu. Các yêu cầu mạnh về chống tấn công của kẻ thù khơng cần
thiết lắm, thay vào đó là thơng tin giấu phải được bảo mật.

1.5. Giấu thông tin trong dữ liệu đa phương tiện[15]
1.5.1 Giấu tin trong ảnh

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 đóng vai trò hết sức quan trọng trong hầu
hết các ứng dụng bảo vệ an tồn thơng tin như: nhận thực thơng tin, xác định
xuyên tạc thông tin, bảo vệ 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 các viện nghiên cứu trên thế
giới.
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. Và ngày nay, khi ảnh số đã được sử dụng rất phổ biến, thì giấu thơng
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan


23

Luận văn tốt nghiệp cao học
Dương Đức Hải

tin trong ảnh đã đem lại nhiều những ứng dụng quan trọng trên các lĩnh vực
trong đời sống xã hội. Ví dụ như đối với các nước phát triển, chữ kí tay đã
được số hoá và lưu trữ sử dụng như là hồ sơ cá nhân của các dịch vụ ngân
hàng và tài chính. Nó được dùng để nhận thực trong các thẻ tín dụng của
người tiêu dùng.
Hay trong một số những ứng
dụng về nhận diện như thẻ chứng
minh, thẻ căn cước, hộ chiếu…
người ta có thể giấu thơng tin trên
các ảnh thẻ để xác định thơng tin
thực. Ví dụ như hình 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 ở trên thẻ ngay phía dưới ảnh.

Hình 1.8. Một ảnh thẻ chứng minh
đã được giấu tin sử dụng trong
công tác nhận dạng

Phần mềm WinWord của MicroSoft cũng cho phép người dùng lưu
trữ chữ kí trong ảnh nhị phân rồi gắn vào vị trí nào đó trong file văn bản để
đảm bảo tính an tồn của thơng tin. Tài liệu sau đó được truyền trực tiếp qua
máy fax hoặc lưu truyền trên mạng. Theo đó, việc nhận thực chữ kí, xác
thực thông tin đã trở thành một vấn đề cực kì quan trọng khi mà việc ăn cắp
thơng tin hay 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
thông tin quan trọng cần được bảo mật như những thông tin về an ninh,
thông tin về bảo hiểm hay các thơng tin về tài chính. Các thơng tin này được
số hố và lưu trữ trong hệ thống máy tính hay trên mạng. Chúng rất dễ bị lấy

cắp và bị thay đổi bởi các phần mềm chuyên dụng. Việc nhận thực cũng như
phát hiện thông tin xuyên tạc đã trở nên vô cùng quan trọng, cấp thiết. Và
một đặc điểm của giấu thơng tin trong ảnh nữa đó là thơng tin được giấu một
cách vơ hình. Nó như là cách truyền thông tin mật cho nhau mà người khác
không thể biết được, bởi sau khi giấu thơng tin thì chất lượng ảnh gần như
không thay đổi đặc biệt đối với ảnh mầu hay ảnh xám. Gần đây báo chí đã
đưa tin vụ việc ngày 11-9 gây chấn động nước Mĩ và tồn thế giới: chính tên
trùm khủng bố quốc tế Osama BinLaDen đã dùng cách thức giấu thông tin
trong ảnh để liên lạc với đồng bọn, và hắn đã qua mặt được cục tình báo
trung ương Mĩ CIA và các cơ quan an ninh quốc tế. Chắc chắn sau vụ việc
ch­¬ng 1. giíi thiƯu tỉng quan