Ẩn dữ liệu trên âm thanh số

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.09 MB, 183 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRNG I H C KHOA H C T NHIÊN TP H CHÍ MINHKHOA CƠNG NGH THƠNG TIN</b>

<b>N D LI U TRÊNÂM THANH S</b>

<b>Sinh viên th c hi n:</b> <i>L u Khoa MSSV: 0112099Lê Th Hoàng Ngân MSSV: 0112060</i>

<b>Thành ph H Chí Minh 7/2005</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

3.1.3. Mơ hình t ng qt c a bài tốn ...23

3.1.4. Các yêu c u trong m t bài toán n d li u... 25

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

c l c

3.6.7. nh h ng c a nhi u tr ng trong truy n thông ... 102

3.6.8. nh h ng c a nhi u Jammer trong truy n thông ... 103

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Danh sách hình v

<b>DANH SÁCH HÌNH V</b>

Hình 1 Mơ hình ân d li u trên nh...21

Hình 2 Mơ hình t ng quan q trình nhúng... 24

Hình 3 Mơ hình t ng quan q trình trích. ...24

Hình 4 M i t ng quan gi a ba tiêu chí. ... 26

Hình 5 Phân lo i n d li u theo Chen.LongJi. ... 28

Hình 6 Phân lo i n d li u theo De Vlccschouwer... 29

Hình 7 Phân lo i n d li u theo B.Pflizmann...29

Hình 8 Bài tốn ng i tù...32

Hình 9 Phân lo i Steganography theo B.Pflizmann. ... 34

Hình 10 n d li u theo Linguistic Steganography ... 35

Hình 11 Phân lo i theo Neil F.Johnson và Stefan C.Katzenbeisser ...35

Hình 19 Mơ hình rút trích Nonblind Watermarking... 48

Hình 20 Mơ hình rút trích Semiblind Watermarking. ... 49

Hình 21 Mơ hình rút trích Semiblind Watermarking. ... 49

Hình 22 Phân lo i trên s c n thi t c a khóa. ...49

Hình 23 Phân lo i Watermarking trên Audio...52

Hình 24 Ý t ng c a ph ng pháp tr i ph truy n th ng. ...55

Hình 25 Ti n x lý tín hi u âm thanh Watermark. ...56

Hình 26 n d li u theo ph ng pháp echo. ...62

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Danh sách hình v

Hình 27 u ch nh t l th i gian trong Watermarking. ...64

Hình 28 Hình v minh ho cho sóng c a m t tín hi u. ...65

Hình 29 Nhi u phân b u...66

Hình 30 Nhi u phân b Guassian. ...66

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình 61 th ng truy n thơng tr i ph cơ b n. ... 103

Hình 62 t Jammer tồn ph n b ng thơng. ... 105

Hình 77 Liên h gi a t n s và Bark hai d ng: tuy n tính (a) và logarithm (b) .. 124

Hình 78 ng cong ng ng ng y trang theo n v Barks. ... 125

Hình 79 Cơng su t ph và n ng l ng critical band. ... 126

Hình 80 Các ng tr i ph c a tín hi u nhi u trong b ng thơng h p... 126

Hình 81 Hàm tr i. ... 127

Hình 82 ng l ng trên m i critical band... 127

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Danh sách hình v

Hình 83 Ng ng ng y trang thô Traw... 129

Hình 84 Ng ng ng y trang ã chu n hóa và ng ng nghe. ... 129

Hình 85 ng h p thu t toán t o và nhúng Watermark. ... 132

Hình 86 ng h p quá trình t o ng ng chu n hố ... 132

Hình 96 ng l ng trên m i critical band Spz(z). ... 140

Hình 97 ng l ng trên m i critical band... 141

Hình 98 Hàm tr i B(z)... 141

Hình 99 ng l ng tr i trên m i critical band Smz(z). ... 141

Hình 100 Ng ng ng y trang thơ Traw(z) ... 143

Hình 101 Ng ng ng y trang ã c chu n hố Tnorm(z) ... 143

Hình 102 Tín hi u Xwnew(j ) tr c khi c t... 144

Hình 103 Tín hi u Xwnew(j ) tr c sau c t v i A = 0.4... 145

Hình 104 Cơng su t ph tín hi u Swnew(j ) v i ng ng ng y trang cu i. ... 145

Hình 105 Cơng su t ph tín hi u Xfinal(j ) v i ng ng ng y trang cu i ... 146

Hình 106 Cơng su t ph tín hi u OUT(j )) v i ng ng ng y trang cu i. ... 146

Hình 107 Sóng c a det(t). ... 149

Hình 108 Gi i tr i tín hi u Watermark... 150

Hình 109 Mơ hình bài tốn ... 151

Hình 110 <i>ng t hóa x v i giá tr l</i> ng t có b c l ng t /2. ... 153

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Danh sách hình v

Hình 111 Hai hàm chung b nh danh m... 154

Hình 112 ng t hóa ch m c QIM ng v i N = 2 và R = ½... 155

Hình 113 Mơ hình khơng gian nhúng c a LBM... 157

Hình 114 Nhúng m t bit b ng hàm nhúng m t chi u theo LBM. ... 157

Hình 115 Nhúng m t bit b ng hàm nhúng m t chi u theo LBM. ... 157

Hình 116 Gi i thu t nhúng Watermark theo ph ng pháp u ch dither. ... 160

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

ng 4 Th ng kê k t qu rút trích Watermark khi ch a b t n công. ... 168

ng 5 Th ng kê k t qu rút trích Watermark khi ã b t n công... 168

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

BPSK Binary Phase Shift Keying: u ch khoá chuy n pha c s hai.CDMA Code Divesion Multiple Access: a thâm nh p phân chia theo mã.DS Direct Sequence: Chu i tr c ti p.

DS/SS Direct Sequence/ Spread Spectrum: Tr i ph chu i tr c ti p.PDF Probability Density Function: Hàm m t xác su t.

PSD Probability Spectral Density: M t công su t.PN Pseudo Noise: Gi t p âm.

QPSK Quandrature Phase Shift Keying: u ch khóa chuy n pha vng góc.SNR Signal to Noise Ratio: T s tín hi u trên t p âm.

SS Spread Spectrum: Tr i Ph .Robust Tính b n v ng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Tóm t t lu n v n

<b>TÓM T T LU N V N</b>

<b>n nghiên c u</b>

Nghiên c u các khía c nh có trong l nh v c n d li u. i sâu vào phân tích,ánh giá các k thu t thu c hai h ng phát tri n chính là Steganography vàWatermarking. Trên c s ó, xây d ng hai ph ng pháp ang c ánh giá cao hi nnay trong l nh v c Watermarking trên âm thanh s .

Tìm hi u nh ng khái ni m c b n v n d li u.Các mô hình phân lo i cho bài tốn n d li u.Xác nh các yêu c u c a bài tốn n d li u.Phân tích các khía c nh có trong Steganography.Phân tích các khía c nh có trong Watermarking.

Các c m có trong Watermarking trên âm thanh s .Nghiên c u ki n th c x lý tín hi u s .

Nghiên c u k thu t tr i ph trong công ngh truy n thông CMDA.Xây d ng ng d ng Watermarking trên âm thanh s v i hai thu t tốn:

• Thu t tốn 1: S d ng mơ hình thính giác k t h p k thu t công ngh tr iph . ng d ng này c hồn t t thơng qua ba giai n chính:

o Giai n 1: Xây d ng mơ hình thính giác.ü li u nh p: Tín hi u ch a.

ü li u xu t: Ng ng nghe t ng ng.

ü lý: Chia tín hi u thành nhi u n, xác nh giá tr n ng l ng

<i>critical band trên t ng </i> n, ng ng ng y trang c t o ra b ng cácht h p các giá tr trên và hàm tr i.

o Giai n 2: T o Watermark thông qua k t h p ng ng nghe.ü li u nh p: Thông tin m t.

ü li u xu t: Watermark.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Tóm t t lu n v n

ü lý: Thao tác chu n hố Watermark c ti n hành thơng ma tr nInterleaver và b u bi n BPSK. K t h p tín hi u t o ra t quá trình tr iph v i v i ng ng nghe t o Watermark..

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Ch ng 1 - M U

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Ch ng 1 - M U

<b>1.1. Nhu c u n d li u hi n nay</b>

phát tri n m nh m c a Internet cùng v i cu c cách m ng thông tin s ãem l i nh ng b c phát tri n v t b c trong xã h i, vai trò c a nó ã v t ra kh iph m vi kinh t và d n i vào cu c s ng nh m t nhu c u thi t y u. Truy n thông b ngn r ng cùng v i các nh d ng d li u s phong phú hi n nay ã m ra nhi u c h ivà khơng ít thách th c. Các thi t b s (camera s , CD, MP3, DVD, ) ngày càng hi ni và giá thành ngày m t r , u này cho phép ng i dùng có th d dàng t o, ch nha hay trao i d li u a truy n thông.

Bên c nh nh ng tác d ng tích c c, ta c ng khơng th ph nh n nh ng v n n ny sinh trong th c t : gi m o, n c p tác ph m, s d ng các tác ph m không b nquy n, . Các thao tác này c th c hi n r t d dàng trên d ng d li u a truy nthông s thông qua Internet hay các thi t b s . Theo s li u th ng kê c a hi p h i b nquy n th gi i - International Intellectual Property Alliance (IIPA) [1], vào n m 1998,i M , ngành công nghi p nh ng ã b th t thu 1.3 t ô la và ngành công nghi pnh c và thu âm ã b m t 1.7 t ô la và con s này m i n m m t gia t ng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Ch ng 1 - M U

Tr c tình tr ng này, r t nhi u gi i pháp khác nhau c a ra. N u ch sng các k thu t b o v n gi n nh nhúng thông tin b n quy n vào vùng khơnggian cịn tr ng c a ph n header thì hồn tồn khơng kh quan, do thông tin này r t d

thay i hay xoá b . i v i các ph ng pháp mã hoá b ng khoá m t, thì có th antồn h n. Tuy nhiên trong tình hình hi n nay thì hi u qu c a chúng em l i không caoi l khố có th b , nh t là trong nh ng n m g n ây trình khố a cáchacker ngày càng phá tri n, v n ch là th i gian [2]. N u không xét kh n ng c a cáchacker thì mã hố c ng khơng ph i là gi i pháp t t. B i vì m t khách hàng ch c n trphí b n quy n m t l n cho tác gi , sau ó h có th gi mã, ti n hành sao chép, t o ranhi u b n sao, và phân ph i m t cách tho mái [3]. B o v quy n s h u trí tu i v icác s n ph m a truy n thông hi n nay ang là bài tốn khó mà c th gi i ang ph i

i m t, và ang trên ng tìm l i gi i.

Trong tình hình ó, n d li u s ra i nh m t c u cánh. C ch ho t nga ph ng pháp này là nhúng m t d u hi u s mang thông tin v quy n s h u vàotrong tín hi u g c này, sao cho không th c m nh n c thay i trên tín hi u g c ó.Thơng tin n có th là m t n v n b n, m t nh nh , m t logo, ho c m t tín hi u âmthanh, .Hi n nay, có r t nhi u h ng phát tri n khác nhau, và ng v i m i h ng

ng có r t nhi u ph ng pháp khác nhau, tu thu c vào m c ích s d ng.

<b>1.2.c tiêu c a tài</b>

So v i các lo i truy n thông s d ng tín hi u t ng t tr c ây nh b ngcatset, b ng video, nh, thì l i ích c a truy n thông s ngày nay mang l i l n h nt nhi u: dung l ng l n, mang chuy n d dàng, thao tác x lý n gi n. Tuy nhiênây c ng chính là m h n n vi ph m b n quy n t n công. Trong các ph ng ti ngi i trí s ang t n t i n c ta hi n nay nh game, hình nh, phim, thì có l âmthanh c xem là m t hình th c gi i trí thơng d ng và g n g i nh t.

Do ó chúng em ã m nh d n t p trung th c hi n tài n d li u trên âmthanh s nh m nghiên c u, tìm hi u, ánh giá và phân lo i các k thu t hi n có trong

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Ch ng 1 - M U

th gi i n d li u y ti m n ng và thách th c này. Trên c s nh ng ki n th c ã có,chúng em ti n hành xây d ng ng d ng Watermarking trên âm thanh s . T l i khuyêna nh ng chuyên gia u ngành trong l nh v c này, chúng em ti n hành nghiên c u,xây d ng m t vài ng d ng có th ph c v th c t v i hi u qu cao.

<b>1.3. Yêu c u</b>

m rõ các khía c nh có trong n d li u, c bi t i sâu vào nghiên c u haing phát tri n chính là Steganography và Watermarking.

Phân tích u khuy t m c a các ph ng pháp hi n có.Nghiên c u các ki n th c v x lý tín hi u s .

Nghiên c u k thu t Tr i Ph trong công ngh truy n thông CDMA.Nghiên c u cách th c xây d ng mơ hình thính giác.

Ch ng 2: T NG QUÁT. Phân tích, ánh giá các h ng nghiên c u ã có. ara nh ng thành t u ã t c và nh ng khuy t m cịn t n t i. Trên c s ó ra

t h ng ti p c n m i, và nh ng v n t p trung gi i quy t.Ch ng 3: C S LÝ THUY T. N i dung bao g m:

• NG QUAN N D LI U: Cung c p các ki n th c n n t ng giúp ng ic có c cái nhìn khái qt v v n nghiên c u.

• NG QUAN V STEGANOGRAPHY: Nghiên c u v các khía c nh cótrong Steganography.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

• WATERMARKING TRÊN AUDIO B NG PH NG PHÁP L NG THÓA CH M C: S d ng ph ng pháp l ng t hóa ch m c n d li u.Ch ng 5: SO SÁNH, ÁNH GIÁ K T QU : So sánh, ánh giá k t qu th chi n c v i các ph n m m hi n có.

Ch ng 6: H NG PHÁT TRI N: ánh giá v h ng phát tri n c a v n ang nghiên c u này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Ch ng 2 - T NG QUAN

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Ch ng 2 - T NG QUAN

Theo các ghi chép tìm c hi n nay cho th y, n d li u không ph i là m t l nhc nghiên c u m i m . Tuy nhiên vai trị c a nó ch m i c bi t n r ng rãi trongnh ng n m g n ây. Cho t i th i m hi n t i, n d li u nói chung và Watermarkingnói riêng v n ang trên ng phát tri n và t ng b c hoàn thi n. V i ch ng ngphát tri n không dài nh ng nó ã c s quan tâm c a khá nhi u t ch c cùng nhi unhà nghiên c u. Bên c nh nh ng thành công áng c ghi nh n, chúng ta c ng khôngth ph nh n nh ng khuy t m mà l nh v c khoa h c non tr này m c ph i.

Nói t i thành cơng, u tiên chúng ta ph i k n s tham gia ngày m t ôngo c a các nhà nghiên c u và các t ch c khoa h c. u này c th hi n qua s

ng các t ch c, các nhà nghiên c u khoa h c, các bài báo, t p chí và s n ph m angcó trong th tr ng [Xem tham kh o ph n ph l c trang 170], ti p n là các ngng trong th c t và nh ng l i ích khơng nh mà nó em l i c bi t trong ngànhcông nghi p gi i trí.

Do ang trên con ng hoàn thi n, nên l nh v c nghiên c u này còn t n t it s thi u sót:

• Khuy t m c a h u h t các cơng trình nghiên c u hi n nay là ch a có m tcơng trình nghiên c u nào t c s hoàn thi n, ngh a là ch a có m tthu t toán nào c coi là t i u có th áp ng c t t c các yêu c ut ra, c ng nh ch a có m t thu t tốn nào m nh ch ng l i t t c cácn công c a tác nhân th ba.

• c dù hi n nay, các h ng nghiên c u ang chuy n d n sang l nh v c âmthanh, nh ng s l ng cơng trình nghiên c u (tính t i th i m hi n t i)Watermarking trên âm thanh cịn q ít so v i Watermarking trên nh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

• Nhúng d li u (hay còn g i là mã hố).

• Rút trích d li u (hay cịn g i là gi i mã).Ví d

Và thơng <b>p c n chuy n tài là Pershing sails for NY June 1 .</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Là thông tin nhúng vào i t ng ch a, và là thông tin c n c b o v . Tutheo t ng ph ng pháp c th , thông tin này s c b o v v i các m c khác nhau.

o nh d ng: Không gi i h n v ki u nh d ng.

o Kích th c: ây là m t trong các y u t chính c n ph i c xem xéttr c khi quy t nh s d ng ph ng pháp nào. Tu thu c vào yêu c u b o m tvà l nh v c ng d ng mà kích th c c a nó s khác nhau.

Là i t ng dùng ch a thông p m t. i t ng này còn c g i làCover <data type>, tu thu c vào lo i d li u mà nó s có các tên khác nhau. Ví d :Cover Image, Cover Audio, Cover Text, .

o nh d ng: Các ph ng pháp n thông tin ngày nay h u h t u h trnh d ng d li u s , nên i t ng ch a th ng có chung c m là .

o Kích th c: Tu m c yêu c u nh ng h u h t các ph ng pháp u ịii kích th c i t ng ch a l n h n nhi u l n kích th c thơng tin m t.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

<b>3.1.2.3.i tng ã nhúngnh ngh a</b>

Là i t ng ch a sau khi nhúng thông tin m t, còn c g i Stego <datatype>, v i data type t ng ng v i ki u d li u c a i t ng ch a. Ví d , n u ing ch a là nh (Cover Image) thì i t ng ã nhúng là Stego Image. M t s tàili u còn g i i t ng ã nhúng là i t ng ã ánh d u.

o Kích th c: Thơng th ng kích th c c a i t ng này b ng kích th ca i t ng ch a.

o Ch t l ng: B thay i so v i i t ng g c. Tuy nhiên m c thay itu thu c vào yêu c u và m c ích và ph ng pháp ti n hành.

Là khóa tham gia vào q trình q trình nhúng, tu theo t ng thu t toán màkhoá này có tham gia hay khơng. i t ng này cịn có tên g i khác là Stego Key.

o Kích th c: Chi u dài c a khoá tu thu c vào các thu t toán t o khoá.o c yêu c u: Tu thu c vào thu t tốn n thơng tin mà khố này cóth ch dùng trong m t giai n mã hố, hay có th dùng trong c hai giai nmã hoá và gi i mã.

<b>3.1.3.</b>

Mơ hình chung cho bài tốn n d li u bao g m hai quá trình: quá trình nhúngvà q trình rút trích.Tùy theo quan ni m và k thu t ti n hành (Steganography hayWatermarking) mà ký hi u có th khác, nhìn chung m t mơ hình t ng qt có th mô

nh sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

<b>3.1.3.1.Q trình nhúngMơ hình</b>

<i>Hình 2 Mơ hình t ng quan q trình nhúng.</i>

Cơng th c cho mơ hình nhúng: I+M+K I .

th ng s d ng m t ho c nhi u khóa K, tu vào m c ng d ng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<i>Công th c chung: I’ + K N i dung W.</i>

<b>3.1.4.</b>

<b>Các yêu c u trong m t bài toán n d li u3.1.4.1.Tính b n v ng (tính m nh m )</b>

Th hi n kh n ng ít thay i tr c các t n cơng bên ngồi nh : thay i tínhch t (thay i t n s l y m u, s bit l y m u, thay i l n biên ) i v i tínhi u âm thanh, các phép bi n i affine (d ch, quay, t l ..), thay i ch t l ng nh(thay i h màu) i v i tín hi u nh, chuy n i nh d ng d li u (JPG BMP,GIF PCX,WAV PM3, MPG AVI ). Hi n nay ch a có ph ng pháp nào cóth m b o c tính ch t này m t cách tuy t i.

i t ng ng d ng c th , m c yêu c u c a tính ch t này th hi n khác nhau.Ví d :

Trong watermaking d v ch c n thay i nh trên i t ng ch a c ng có thlàm cho i t ng thông tin m t b hu . Thơng th ng thì m c yêu c u tính ch tnày trong các ng d ng Watermarking cao h n các ng d ng n d li u khác.

<b>3.1.4.2.Kh n ng khơng b phát hi n</b>

Tính ch t này th hi n kh n ng khó b phát hi n, ngh a là khó xác nh m ti t ng có ch a thông tin m t hay không. nâng cao kh n ng này, h u h t cácph ng pháp n d li u d a trên c m c a hai h tri giác ng i: h th giác (HVS)và h thính giác (HAS). ây là hai c quan ch y u c dùng ánh giá ch t l ng

a m t tín hi u.

Kh n ng khó b phát hi n tín hi u m t ph thu c vào hai y u t sau:

• thu t nhúng: D li u c nhúng ph i phù h p v i i t ng ch a và

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

trong l nh v c n d li u, ng i th c hi n ph i có ki n th c v các lo i nhng t p tin. Vì có th v i cùng m t thông tin m t nh ng nó s r t khó bphát trên i t ng A, nh ng l i quá d th y khi nhúng vào i t ng B.

• Kinh nghi m c a k t n công: n u nh k t n cơng có nhi u kinh nghi m thìkh n ng phát hi n ra m t i t ng ch a có ch a thơng tin m t là khơngq khó.

Kh n ng này th hi n l ng thông tin c a thông p m t có th nhúng trongi t ng ch a. Do tính b o m t nên kh n ng l u tr luôn b h n ch . Do ó trongtr ng h p mu n n m t thông tin có kích th c t ng i l n, ta th ng chia nh rathành nhi u ph n và th c hi n nhúng t ng ph n.

Trong th c t , khi quy t nh ch n ph ng pháp nhúng nào, ta th ng l y batiêu chí trên làm c s . Tu thu c vào t ng ng d ng mà ng i ta s u tiên cho tiêuchu n nào h n. Có th minh h a tiêu chí trên nh sau:

Ngồi ra, nâng cao hi u qu , ng i ta còn xem xét m t s yêu c u khác.

Tu theo m c ích s d ng, m c yêu c u v tính ch t này khác nhau.

• <i>ng d ng Steganography: thông tin m t </i> c d u ph i tuy t i bí m t, khió tiêu chí này c chú ý nhi u.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

• ng d ng Watermarking: trong m t s ng d ng, ng i dùng có th c(th y) thông tin Watermark nh ng không ch nh s a c, ho c có nh ng

ng d ng thơng tin Watermark c gi bí m t.

Tính ch t này khá quan tr ng trong khi ch ng nh n b n quy n, xác th c, .Trong th c t tiêu chí này c t n ng trong các k thu t gán nhãn th i gian.

Có nhi u c p b o m t khác nhau, nh ng nhìn chung có hai c p chính:

• Ng i dùng hồn tồn khơng bi t s t n t i c a thông tin m t.

• Ng i dùng bi t có thơng tin m t, nh ng ph i có khố khi truy c p.

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

<small>Không c n d li u g c</small>

<small>ChcYêu c u d li u</small>

<small>Ch xác nh n có/khơngm nh n thơng</small>

<small>Thu t tốnNhúng/Trích</small>

<small>Riêng t (Private)Bán riêng t (Semi-Private)Bán công khai (Semi-Public)</small>

<small>Công khai (Public)</small>

<small>n v ng (Robust) v (Fragile)Bán d v (Semi-Fragile)Thu t tốn</small>

<i>Hình 5 Phân lo i n d li u theo Chen.LongJi.</i>

<b>3.1.5.2.Phân lo i theo De VlccschouwerMơ hình</b>

Mơ hình này do De Vlccschouwer xu t, và c xem là mơ hình phân lo iph bi n [7].

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

<i>Hình 6 Phân lo i n d li u theo De Vlccschouwer.</i>

<b>3.1.5.3.Phân lo i theo B.PflizmannMơ hình</b>

ây là m t trong nh ng mơ hình phân lo i ra i s m nh t do B.Pflizmann xu t, và c nhi u tác gi s d ng [6, 8].

<i>Hình 7 Phân lo i n d li u theo B.Pflizmann.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

n ch các ch ng trình này.

• <b>Anonymity</b>

Là ph ng pháp dùng gi u n i dung meta c a thông p nh thông tin vng i g i và ng i nh n thông p. Chaum a ra khái ni m nhà phân ph i b uph m n c danh hay khái ni m m gi l trình (onion routing) do Goldschlag,Reed và Syverson xu t. Ý t ng nh sau: ng i c a m t thơng p có th blàm m b ng m t t p các nhà phân ph i b u ph m hay m t t p các b nh tuy n óngvai trị là các tr m trung gian, và v i u ki n các tr m trung gian này không thôngng, c u k t v i nhau. Tuy nhiên k t qu c a quá trình m hoá này ph thu c r tnhi u vào v n bên nào s b m hoá (bên g i, bên nh n, hay c hai bên). Ngàynay i v i các ng d ng Web thì quá trình m hóa t p trung bên nh n, trong khing i s d ng email l i quan tâm t i s m hoá bên g i.

• <b>Steganegraphy</b>

ây là m t nhánh quan tr ng trong l nh v c n thông tin. N u cryptography t ptrung vào v n b o v n i dung thơng p thì Steganography l i nghiên c u khíanh làm th nào có th che d u c s t n t i c a các thông p này. Quan ni m nàyxu t phát t tác ph m steganographia (Trithemius 1462-1516) c a Hy L p có ngh ach vi t c che d (covered writing), và th ng c hi u là m t ph ng phápu thông tin này trong m t thông tin khác. M t vài các ng d ng khác ã c sng tr c ây nh là vi c d u thông tin m t vào trong các bài báo thơng qua hìnhth c s d ng m c in vơ hình g i cho các p viên ho c là s d ng k thu t t oti ng vang (echo) a thông tin vào trong các m u audio.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

• <b>Watermarking</b>

i th c nh tranh v i Steganography trong l nh v c n thông tin làWatermarking. Trong h th ng Watermarking, thông tin Watermark không nh t thi t làph i n, u này còn tu thu c vào lo i ng d ng và m c ích s d ng. Watermark s

u hình (nhìn th y c) c b t ngu n t Watermark trên gi y xu t hi n t th kth 13. Các ng d ng c a Watermark h u hình th ng xu t hi n trong các logo c acông ty hay d i d ng các ch ký.

• <b>Robust Copyright Marking</b>

Trái ng c v i Fragile Watermarking, trong Robust Copyright Watermarking,thơng tin m t r t khó b phá hu . u này có ngh a là n u k t n cơng ốn bi t ctrong d li u có thơng tin m t thì vi c phá hu thơng tin này c ng r t khó và m t khiphá c nó thì tồn b d li u ch a cịn l i c ng s khơng còn giá tr . ng d ng d ngnày th ng r i vào các tr ng h p b o v b n quy n h p pháp.

• <b>FingerPrinting</b>

FingerPrinting ngh a là Watermarking vào i t ng ch a các thông tin xu t x ,thông tin xác nh n khách hàng. ng d ng này dùng dò v t khách hành và các b nsao. Fingerprinting th ng c dùng xây d ng các ng d ng xác nh tính h ppháp c a các b n sao d li u c phân ph i riêng l . Ph ng pháp này r t h u íchkhi c n truy tìm hay theo dõi ng c các b n sao d li u c pháp hành, t ng t nh

serial c a các ph n m m. Ngoài ra nó cịn giúp ch ng l i các d ng t n công d ing thông ng gi a nh ng ng i dùng v i nhau, các Watermark c thi t k nh mch ng l i thơng ng, c u k t.

• <b>Visible Watermarking</b>

tên g i ta có th bi t c ây là nh ng m u quan sát gi ng nh kí hi u logoc chèn vào nh, t ng t các Watermark c dùng trên gi y. Các Watermark nhìnth y c áp d ng ch y u trong nh và video, ví d nh ánh d u ký hi u hình nhtrong c s d li u hình, hay dùng trong Web ch ng l i vi c th ng m i hóa hình nh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

<b>3.2.NG QUAN V STEGANOGRAPHY</b>

<b>3.2.1.</b>

Mơ hình kinh n s d ng giao ti p n c Simmons gi i thi u u tiên b ngbài toán mang tên bài toán ng i tù [9]. Hai nhân v t Alice và Bob do ph m t i nênã b b t, và b giam trong hai phòng khác nhau. H lên k ho ch v t ng c, nh ngkhông may, m i s liên l c gi a h u do m t nhân v t cai ng c mang tên Wendyki m sốt. N u bà ta có nghi ng nào trong vi c liên l c gi a h , thì ngay l p t c bà ta giam h vào phòng bi t giam, m i thông tin liên l c gi a h s b c t, và k ho cha h s b phá s n. Do ó, h ph i tìm cách trao i thông tin ng m bà qu n ng ckhó tính khơng nghi ng . H thi t l p m t kênh truy n ng m. Gi i pháp c a h a ralà n n i dung thông tin c n trao i vào m t thơng tin bình th ng khác. Ví d , Bob m t b c tranh m t con bò xanh ang n m trên cánh ng c và g i b c tranh ó choAlice, và dùng màu s c c a b c tranh th hi n n i dung trao i. Nh ng Wendy skhông nghi ng gì v b c tranh và màu s c c a nó.

Trong bài vi t này ta gi s trong phòng giam c a Alice và Bob u có máytính, và có th trao i thông p cho nhau b ng nhi u nh d ng khác nhau (v n b n,

nh s , âm thanh s ,... ).

ho ch v t ng c g p m t s khó kh n: n u Wendy thay i thông p màBod g i cho Alice. Ví d , bà ta thay i màu c a con bò thành màu , khi ó n i dungthơng p mu n truy n t i s b sai, d n n hành ng sai. N u hi m c h n, bà tacó th gi m o thông p và g i nó b ng kênh truy n ng m.

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

i dung mu n trao i. C ng i g i l n ng i nh n ph i óng vai trị c a ng i chng, b ng l n k t n công.

Các ghi chép u tiên v Steganography ã c ghi m t nhà s h c Hy L p làHerodotus ghi chép l i. M t trong nh ng câu chuy n k n i ti ng khi nói t i l nh v cnày là câu chuy n k v tên b o chúa Histiaeus. Trong su t th k th 5 tr c công

<i>nguyên (486-425 B.C), tên này b vua Darius giam c m t i nhà tù Susa. Trong th i</i>

gian này ông ta ã c g ng liên l c v i con r c a mình là Aristagoras. th c hi nc âm m u này thì Histiaeus ã c o u m t tên nơ l và x m lên ó n i thơng pn chuy n và khi tóc m c lên thì anh này c a t i Aristagoras. Ph ng pháp nàyn c các p viên c s d ng vào u th k 20 [13].

Gi i pháp nhúng thông tin m t vào các b c nh c khám phá và phát tri nu tiên vào nh ng n m 1860, do m t nhi p nh gia ng i Pháp tên Dragon th c hi n.Trong th i k di n ra cu c chi n Pháp-Ph (1870-1871), n c Pháp b bao vây, traoi thông tin v i bên ngoài ng i ta ã d u thông tin m t vào trong các n phim nh(microfilm ) r i nh b câu a tin. Các phim siêu hi n vi (microscopic) c dùng nhúng thông tin và d u vào trong các b ph n nh : tai, m i hay móng tay, móng chân

ng c s d ng trong su t th i k chi n tranh Nga-Nh t (1905). Trong th i kchi n tranh th gi i th I, tài li u c trao i gi a các p viên c d u d i cácsiêu d u ch m (microdot).

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Theo B.Pflizmann, các h ng phát tri n trong Steganography c phân chia:

<i>Hình 9 Phân lo i Steganography theo B.Pflizmann.</i>

• <b>Techinical Steganography.</b>

Techinical Steganography liên quan t i vi c s d ng các ph ng pháp v t lýhay hoá h c che gi u thông tin m t. Ví d : ph ng pháp s d ng m c không màu,ph ng pháp microdot [18, 19]. Các ph ng pháp này ã c s d ng r t lâu và hi nnay h u nh khơng cịn c s d ng.

• <b>Linguistic Steganography</b>

Các ph <i>ng pháp thu c lo i visual semagrams th</i> ng s d ng các th c th v tlý, n i dung thông p m t th ng c th hi n qua ý ngh a c a các i t ng này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

Ví d : s d ng v trí c a các quân c trên bàn c ho c v m t con ng i trong các tth khác nhau và m i t th ng v i m t ý nh a riêng nh hình v [20].

<i>Hình 10 n d li u theo Linguistic Steganography</i>

Trong khi ó, các ph <i>ng pháp trong nhóm text semagrams n i dung thơng tin</i>

t c n ch a thông qua các hi n th c a v n b n. M t s k thu t thu c lo i nàycó th áp d ng cho c v n b n vi t tay và v n b n in. Ví d thay i kho ng cách gi acác ký t [21].

Ngoài ra, các ph <i>ng pháp thu c phân nhóm jargon code th</i> ng nhúng n idung thông p vào trong nh ng tín hi u có cơng su t l n, và nh th thông tin n skhông b phát hi n [22].

<b>3.2.3.2.Phân lo i theo Neil F.Johnson và Stefan C.KatzenbeisserMơ hình</b>

Phân lo i d a trên s thay i c a i t ng ch a sau khi nhúng thơng tin m t.

<i>Hình 11 Phân lo i theo Neil F.Johnson và Stefan C.Katzenbeisser</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

thông p n vào trong các thành ph n ít quan tr ng nh t c a i t ng ch a. Ng inh n ch l y c n i dung thông khi bi t c v trí các bit ã nhúng. S khác nhaua các ph ng pháp c xây d ng trong h th ng này c ng nh s khác bi t v tínhrobust c a các ph ng pháp chính là s khác nhau trong cách th c ch n v trí nhúng.Sau ây là ph n li t kê m t vài ph ng pháp khác nhau.

o <b>Thay th bit ít quan tr ng nh t (LSB)</b>

<i><b>Cài t thu t toánNhúng:</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

2 ( )

Ph ng pháp này ch áp d ng cho nh, do Kurak xu t vào 1992 [26].

Image downloading là m t tr ng h p c bi t c a h th ng thay th , trong ónh óng vai trị v a là i t ng ch a v a là thông p m t.

i m t nh ch a (cover imge) và m t nh m t (secret image) cùng chi u ara, bên phía g i s thay th b n bit ít quan tr ng nh t c a i t ng ch a b ng b n bitquan tr ng nh t c a secret image. Sau ó, bên nh n l y ti p b n bit ít quan tr ng nh t

secret image và nh th là bên nh n có c t t c các bit c a secret image.Ph ng pháp này c ng d ng trong các h thông b o m t a t ng. Trong ócác ch th là các ti n trình và ng <i>i dùng, cịn các khách th là các t p tin, CSDL,...,</i>

và chúng c k t h p v i m t m c b o m t nào ó.o <b>Nhúng vào các vùng ch a</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

o <b>ng t hoá (quantization) và dithering</b>

ng l <i>ng c a m i pixel</i> c d oán theo n ng l <i>ng c a các pixel lân c n</i>

và có th là hàm tuy n tính hay khơng tuy n tính. <i> khác bi t gi a các pixel</i> c thhi n thông qua công th c:∆ =<i><sub>i</sub>Q x</i>( <i><sub>i</sub></i> −<i>x<sub>i</sub></i><sub>−</sub><small>1</small>)<sub>.</sub>

<i> nhúng bit th i c a thơng p m t vào trong tín hi u ch a, ta s tính i. N u</i>

nó khơng phù h p v i ng tính tốn bí m <i>, thì i s thay thj g n nh t mà t i v</i>

trí này bit k t h p b ng v i bit thơng p m t. ng tính tốn bí m c t o theo

<i>khoá k nh m ch</i> nh cách k t h p gi a các bit trong thông p v i i t ng ch a.

(Xem thêm ph n 3.8)

o <b>n d ng ph n không gian d th a trong h th ng máy tính.</b>

Ph ng pháp này t n d ng vùng không gian không s d ng trong máy l uthơng tin. Ví d nh d i HDH Windows 95, các a c nh d ng theo FAT 16khơng nén, và kích th c c a các cluster là 32 KB có ngh a là n u nh m t t p tin ph iu ít nh t 32 KB. N u nh t p tin ch có 1KB thì nó c ng ph i thêm vào 31 KB tr ng có th ch a trong vùng 32 KB và nh th thì chúng ta hồn tồn có th l u thông tinvào các vùng tr ng này. Ngoài ra các kho ng tr ng khác c ng không c dùng nhheader file c a nh hay âm thanh c ng có th c t n d ng l u thông tin.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

Các ph ng pháp bi n i trên mi n c ti n hành b ng cách d u thông tint vào trong các vùng quan tr ng c a i t ng ch a nh vùng nén, vùng xén, .Vi c này s làm t ng tính b n v ng c a thông p n tr c các thao tác x lý, ngth i không gây nghi ng vì ít nh y c m v i h th ng giác quan c a ng i. Các ph ngpháp c s d ng trong các phép bi n i trên mi n bao g m: phép bi n i Cosin r i

c (DCT), bi n i Fourier r i r c (DFT), bi n i Wavelet r i r c (DWT),....o <b>n d li u trên mi n bi n i</b>

i các ph ng pháp d ng LSB nh trên, ta có th nhúng thơng tin d dàng,nh ng chúng r t d b phá v khi có nh ng thay i nh .

Có m t m c l u ý t r t s m khi phát tri n các h th ng Steganography làthông tin nhúng trong các tín hi u trên mi n t n s s b n v ng h n thông tin cnhúng trên mi n th i gian. H u h t các h th ng Steganography b n v ng ngày nay

u th c hi n trên m t mi n bi n i nào ó.

Các ph ng pháp bi n i theo mi n d u thông p vào trong các vùng có ýngh a, sao cho các vùng ó có th b n v ng h n so v i LSB tr c các t n công nh :nén, xén, và m t vài phép x lý khác. Tuy nhiên, song song v i tính b n v ng ó,ph ng pháp này c ng ph i m b o tính vơ hình. Có r t nhi u ph ng pháp bi n imi n, trong ó có m t s ph ng pháp s d ng phép bi n i Cosine r i r c (DCT)[27-29] nhúng thông tin vào i t ng ch a, m t s khác thì s d ng các phép bi ni Wavelet. Các phép bi n i này có th áp d ng trên tồn b i t ng ch a[27],

<i>hay t ng block nh riêng l . Tuy nhiên, ph i có s cân b ng gi a s l</i> ng thông tinc nhúng vào nh và b n v ng c a nó.

Tr c khi tìm hi u m t s ph ng pháp, ta cùng xem l i các phép bi n iCosine và Fourier, ph ng pháp này có th dùng ánh x m t tính hi u sang mi n t n. Phép bi n <i>i Fourier r i r c (DFT) c a m t dãy s có chi u dài N</i> c nh ngh a:

trong ó <i><sup>i</sup></i>= −<sup>1</sup><sub> là </sub> <sub>n v</sub> <sub>o. Phép bi n </sub> <sub>i Fourier ng</sub> <sub>c nh sau:</sub>

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Ch ng 3 - C S LÝ THUY T

c khai thác trong các h th ng nén âm thanh s .

Trong mã hoá pha, m i d li u c coi là m t d ch pha (phase shift) trong ph

<i>pha c a tín hi u sóng mang. Xét tín hi u sóng mang c, cc chia thành N ph n nh ,i ph n c<sub>i</sub>(n) có chi u dài là l(m).Áp d ng phép bi n </i> i Fourier.

l n tín hi u c khai tri n d i d ng Fourier:

</div>