Tài liệu đánh dấu ẩn bảo vệ bản quyền số trên miền hệ số đã biến đổi

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ----------------------------------------------- ĐÁNH DẤU ẤN BẢO VỆ BẢN QUYỀN SỐ TRÊN MIỀN HỆ SỐ BIẾN ĐỔI LÊ ANH ĐỨC LuËn V¨n Th¹c SÜ Khoa Häc CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hµ Néi - 2005 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ----------------------------------------------- ĐÁNH DẤU ẤN BẢO VỆ BẢN QUYỀN SỐ TRÊN MIỀN HỆ SỐ BIẾN ĐỔI LÊ ANH ĐỨC LuËn V¨n Th¹c SÜ Khoa Häc CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS. NGUYỄN LINH GIANG Hµ Néi - 2005 Lu©n v¨n th¹c sÜ 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của Ts.Nguyễn Linh Giang. Nếu có gì sai phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người làm cam đoan Lê Anh Đức Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 5 TỔNG QUAN LUÂN VĂN ................................................................................................. 7 MỘT SỐ THUẬT NGỮ ...................................................................................................... 9 NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN ........................................................................... 12 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH DẤU ẨN.................................... 13 I. Khái niệm:............................................................................................... 13 II. Hệ thống nhúng thông tin trên dữ liệu đa phương tiện .......................... 13 1. Sơ đồ hệ thống.................................................................................... 13 2. Các đặc trưng và tính chất:.................................................................. 18 3. Các yêu cầu đối với quá trình đánh dấu thông tin .............................. 20 III. Phân loại và ứng dụng các kỹ thuật đánh dấu ẩn .................................. 21 1. Phân loại kỹ thuật đánh dấu ẩn ........................................................... 21 2. Ứng dụng các kỹ thuật đánh dấu ẩn ................................................... 24 IV. Các phương thức tấn công đối tượng đánh dấu ẩn ............................... 25 1. Giới thiệu các kiểu tấn công................................................................ 26 2. Các kiểu tấn công đơn giản ................................................................. 26 3. Các kiểu tấn công Dò tìm – Vô hiệu hóa ............................................ 27 4. Tấn công tạo sự nhập nhằng, khóa chết hay loại bỏ dấu ẩn............... 27 CHƯƠNG II. MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐÁNH DẤU ẨN BẢO VỆ BẢN QUYỀN SỐ TRÊN MIỀN KHÔNG GIAN VÀ MIỀN HỆ SỐ BIẾN ĐỔI........................................ 28 I. Đánh dấu ẩn dựa trên miền không gian ................................................... 28 1. Giải thuật thay thế bit có trọng số thấp nhất ....................................... 28 2. Giải thuật dựa trên tính tương quan trong miền không gian ............... 31 3. Kỹ thuật đánh dấu ẩn CDMA ............................................................. 33 II. Đánh dấu ẩn dựa trên miền hệ số biến đổi ............................................. 34 1. Giải thuật đánh dấu thông tin dựa trên quá trình điều chế biên độ biến đổi Fourier rời rạc (DFT Amplitude Modulation) .................................. 34 2. Giải thuật đánh dấu thông tin trên miền các hệ số biến đổi Cosin rời rạc ............................................................................................................ 36 Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 4 2. Đánh dấu ẩn sử dụng lựa chọn vị trí khối và ràng buộc miền biến đổi Cosince rời rạc. ....................................................................................... 51 3. Nhúng dấu ẩn mức xám sử dụng biến đổi Cosince rời rạc ................. 63 4. Đánh dấu ẩn video sử dụng các hệ số biến đổi DCT .......................... 71 III. Kỹ thuật kiểm định đánh dấu ẩn ........................................................... 75 CHƯƠNG III. THỬ NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH DẤU ẨN DỰA TRÊN KỸ THUẬT MIỀN HỆ SỐ BIẾN ĐỔI ................................................................................... 76 I. Bài toán: ................................................................................................... 76 II. Thực hiện ................................................................................................ 77 III. Sơ đồ một số modul trong chương trình ............................................... 81 1. Sơ đồ mô đun đánh dấu ẩn trên miền không gian............................... 81 2. Sơ đồ mô đun đánh dấu ẩn trên miền hệ số biến đổi. ......................... 82 3. Sơ đồ mô đun tách dấu ẩn. .................................................................. 83 IV. Kết quả thực hiện .................................................................................. 84 1. Thực hiện quá trình nhúng thông tin có dạng Text ............................. 85 2. Tách thông tin dấu ẩn dạng text .......................................................... 86 3. Nhúng thông tin dấu ẩn dạng ảnh ....................................................... 87 4. Quá trình tách thông tin dạng ảnh ....................................................... 88 5. Đánh giá .............................................................................................. 90 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN..................................................................... 91 KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 94 Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 5 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, sự phát triển như vũ bão của 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 quá trình trao đổi thông tin trong mọi lĩnh vực chính trị, quân sự, quốc phòng, kinh tế, thương mại…Bên cạnh đó, trong môi 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 toàn thông tin, chống lại các nạn ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép, sử dụng bất hợp pháp các sản phẩm số (file tài liệu, chương trình, âm thanh, hình ảnh và Video,...) ngày càng gia tăng, và việc quản lý các sản phẩm số không được đảm bảo, do các đặc tính của các file số có thể sao chép qua lại giữa các máy tính với nhau bằng nhiều phương pháp. Kết quả là hiện nay tình trạng vi phạm bản quyền số đang xảy ra hàng ngày, hàng giờ trên khắp thế giới. Nhằm bảo vệ các sản phẩm số không bị sử dụng trái phép, song song với việc kêu gọi ý thức tự giác thực thi luật bản quyền thì các công ty công nghệ lớn trên thế giới đã và đang thực hiện các giải pháp kỹ thuật kiểm soát bản quyền số. Kỹ thuật đánh dấu ẩn dữ liệu đa phương tiện là một lĩnh vực còn khá mới ở Viêt Nam, dường như mọi người mới chỉ biết ứng dụng nó từ các chương trình và các thư viện có sẵn Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 6 Để giải quyết vấn đề bẳo vệ quyền sở hữu với các sản phẩm dữ liệu số trong luận văn đưa ra một số kỹ thuật bảo vệ bản quyền dựa trên phương pháp miền không gian và miền hệ số đã được biến đổi giúp cho quá trình bảo vệ bản quyền số được đảm bảo hơn. Do thời gian tìm hiều và nghiên cứu về bản quyền số còn hạn chế nên trong luận văn còn có những thiếu sót. Em rất mong được sự đánh giá và góp ý bổ sung của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS. Nguyễn Linh Giang đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa CNTT và các bạn cùng lớp đã tham gia góp ý trong quá trình hoàn thiện lận văn. Hà nội, tháng 11 năm 2005 Học viên thực hiện Lê Anh Đức Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 7 TỔNG QUAN LUÂN VĂN Từ nhu cầu thực tế là bảo vệ quyền sở hữu đối với các dữ liệu đa phương tiện, có nhiều phương pháp khác nhau để đạt được mục đích này. Bài toán đặt ra cho chúng ta là đưa ra một phương pháp xác nhận quyền sở hữu của tác giả đối với các thông tin đa phương tiện. Các phương pháp được thực hiện bởi quá trình trao đổi, xác thực sử dụng các dữ liệu được đánh dấu ẩn. Qúa trình đánh dấu ẩn trên dữ liệu thực hiện việc nhúng một thông tin nào đó mang ý nghĩa quyền sở hữu của tác giả vào trong sản phẩm của tác giả và được dùng làm thông tin xác nhận quyền sở hữu sản phẩm. Quá trình đánh dấu ẩn này phải đảm bảo là không ảnh hưởng lớn đến sản phẩm của tác giả, nó phải tồn tại bền vững cùng sản phẩm và muốn gỡ bỏ dấu thông tin mà không được phép của chủ sở hữu thì khó thực hiện được, ngoại trừ việc phá huỷ sản phẩm. Sản phẩm đã được đánh dấu, sau đó được sử dụng cho quá trình trao đổi theo các giao thức cụ thể đảm bảo được các yêu cầu đặt ra về xác thực quyền sử dụng và bảo vệ quyền sở hữu. Để đạt được mục đích nêu ra trong đề tài, em đã tìm hiểu các vấn đề lý thuyết liên quan đến hệ thống đánh dấu ẩn, các giải thuật đánh dấu ẩn trên dữ liệu đa phương tiện, các giao thức trao đổi thông tin trong quá trình đánh dấu ẩn và các cơ chế xác thực người sử dụng cũng như người sở hữu đối với các dữ liệu đa phương tiện. Các giải thuật đánh dấu ẩn, trong luận văn em đã tìm hiểu và nghiên cứu một số giải thuật thực hiện quá trình đánh dấu ẩn trên miền không gian và trên miền các hệ số biến đổi đối với dữ liệu số giúp bảo vệ quyền sở hữu, chống sao chép bất hợp pháp (Bảo vệ bản quyền tác giả), nhận thức thông tin Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 8 hay phát hiện xuyên tạc thông tin và có khả năng theo dõi quá trình sử dụng, truyền thông... Các giao thức trao đổi thông tin giữa người sở hữu và người sử dụng trong đánh dấu ẩn như: Giao thức trao đổi thông tin trong quá trình phát sinh dấu ẩn để thực hiện quá trình ẩn với sự tham gia của người sử dụng, trung tâm chứng thực Giao thức chèn dấu ẩn thực hiện quá trình chèn dấu ẩn đã được tạo ra. Giao thức này có sự tham gia của hai bên là người sử dụng và người sở hữu. Giao thức xác định vi phạm khi người sở hữu phát hiện có sự vi phạm bản quyền đối với tác phẩm của mình. Giao thức này chỉ có sự tham gia của người sở hữu. Giao thức giải quyết khi có sự vi phạm xảy ra để đảm bảo xác định đúng người đã vi phạm. Giao thức này có sự tham gia của đầy đủ ba bên là người sử dụng, người sở hữu và trung tâm chứng thực. Các giao thức này đóng vài trò quan trọng bởi vì nó làm đảm bảo sự an toàn, xác thực đối với các dữ liệu được đánh dấu ẩn trong quá trình trao đổi. Trong phần mô phỏng giải thuật, sử dụng công cụ lập trình là Ngôn ngữ lập trình Visual C++ và sử dụng các thư viện của hệ điều hành Windows. Do ngôn ngữ Visual C++ cung cấp nhiều công cụ lập trình và khả năng xử lý bộ nhớ tốt đối với các ứng dụng xử lý dữ liệu lớn, ngôn ngữ cung cấp các tính năng giúp lập trình giao diện dễ sử dụng và gần gũi Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 9 MỘT SỐ THUẬT NGỮ - Host signal (Phương tiện chứa): là phương tiện gốc được dùng để nhúng thông tin. Trong giấu thông tin trong ảnh thì nó mang tên ảnh chứa, còn trong audio là audio chứa .v.v. Đôi khi ta cũng gọi phương tiện chứa là môi trường. - Embeded data (Thông tin giấu): là lượng thông tin được nhúng vào trong phương tiện chứa. Trong giấu tin mật steganograpy thông tin giấu được gọi là thông điệp giấu (message), còn trong kỹ thuật đánh dấu ẩn số thì thông tin giấu được gọi là dấu ẩn (watermark). - Cryptographic Service Provider: Mô đun cung cấp dịch vụ mã - Spatial Domain : Miền không gian - Frequency domain : Miền tần số - DCT-Discrete Cosine Transform : Biến đổi Cosin rời rạc - DFT-Discrete Fourier Transform : Biến đổi Fourier rời rạc - IPR-intellectual property rights : Quyền sở hữu trí tuệ - Watermark Embedder : Bộ nhúng dấu ẩn - Watermark Detector : Bộ tách dấu ẩn - Imperceptibility : Tính không thể cảm nhận được - Robustness : Tính bền vững - Inseparability : Tính không phân chia - Security: Bảo mật - Copyright Protection : Bảo vệ bản quyền - Copy Protection : Bảo vệ, chống sao chép bất hợp pháp - Tracking: Dò vết dữ liệu theo dõi quá trình truyền thông - Tamper Proofing : Chống giả mạo - Broadcast Monitoring : Giám sát truyền thông Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 10 - Concealed Communication : Truyền tin bí mật - Space : Dấu cách - Syntax: Cú pháp - Wavelet Transform : Biến đổi sóng con - Block-wise: (biến đổi) theo khối - LSB-Least Significant Bit: Thuật toán sử dụng bit có trọng số thấp nhất - Correlation :Độ tương quan - Amplitude Modulation : Điều chế biên độ - Human Visible System : Hệ thống thị giác của con người - Human audible system : Hệ thống thính giác của con người - JPEG-Joint Photographic Expert Group : Chuẩn quốc tế về nén ảnh tĩnh - MPEG-Moving Picture Expert Group : Chuẩn mã hoá và nén tín hiệu video-audio - Reduce: Giản lược - Encrypt: Mã hoá, nghĩa hẹp, sử dụng phương pháp biến đổi thông tin bằng các thuật toán mã hoá để đảm bảo tính bí mật cho thông tin - Encode: Mã hoá, nghĩa rộng, thông tin sau khi được biến đổi nhờ mã hoá cùng các biến đổi tương tự như lấy hàm băm, chữ ký ... được trừu tượng hoá thành thông điệp chuẩn. - Key container : Hộp khoá - Block Transformation : Biến đổi khối - Shape-adaptive DCT: Biến đổi cosin rời rạc tương ứng với hình dạng - Permutation: Sự hoán vị - Pseudorandom : Giả ngẫu nhiên Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 11 - Original Image: Ảnh gốc - Middle frequency : Tần số trung bình - GOP-Group of picture : Cấu trúc nhóm ảnh - Low bit coding : Mã hoá bit thấp - Phase coding : Mã hoá pha - Hash object : Đối tượng dùng để tham chiếu đến dữ liệu băm - Picture element : Điểm ảnh Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 12 NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN Chương I. Tổng quan về hệ thống đánh dấu ẩn. - Đưa ra khái niệm và sơ đồ hệ thống đánh dấu ẩn - Các đặc trưng và tính chất cơ bản của hệ thống. - Phân loại các kỹ thuật và ứng dụng của các kỹ thuật đánh dấu ẩn Chương II. Một số kỹ thật đánh dấu ẩn bảo vệ bản quyền số trên miền không gian và miền hệ số biến đổi - Dựa trên tính tương quan của miền không gian - Thay thế các bit có trọng số thấp. - Dựa trên quá trình điều biến biên độ biến đổi Fourier rời rạc - Dựa trên miền hệ số biến đổi Cosince rời rạc - Sử dụng lựa chọn vị trí khối và ràng buộc miền biến đổi Cosince rời rạc. - Nhúng dấu ẩn trong mức xám sử dụng biến đổi Cosince rời rạc Chương III. Xây dựng chương trình mô phỏng nhúng dấu ẩn dựa trên miền không gian và miền các hệ số biến đổi.  Bài toán: - Đầu vào là một ảnh màu hoặc đen trắng, sử dụng các kỹ thuật đánh dấu ẩn thông tin trên miền không gian và miền các hệ số ảnh đã được biến đổi để nhúng thông tin cần dấu vào ảnh. - Sử dụng các phép biến đổi hình học thông dụng như: giãn ảnh tương phản, chuyển đổi Ellip. - Sau khi sử dụng các phép biến đổi làm thay đổi hình dạng ảnh, dung kỹ thuật dò tìm thông tin ẩn và đưa ra thông tin ẩn đó. Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 13 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH DẤU ẨN I. Khái niệm: Hệ thống đánh dấu ẩn là kỹ thuật đưa vào nội dung của thông tin đa phương tiện một dữ liệu số khác (thông tin ẩn) dùng để xác nhận quyền sở hữu hay xác thực đối với sản phẩm này. Việc đưa dấu ẩn vào nội dung của thông tin đa phương tiện được thực hiện bằng một giải thuật thích hợp. Thông thường giải thuật để chèn dấu ẩn vào thông tin đa phương tiện dựa vào giới hạn ở khả năng cảm nhận của người. Ý tưởng cơ bản của quá trình nhúng dấu ẩn là thêm một dấu thông tin vào dữ liệu gốc cần được đánh dấu thoả mãn điều kiện tín hiệu đánh dấu phải kín đáo, để cho người sử dụng không thấy được sự khác biệt giữa thông tin chứa chứa dấu ẩn và thông tin ban đầu cũng như không dễ dàng nhận thấy được sự hiện diện của dấu ẩn. Đồng thời, phải có tính bảo mật trong một dữ liệu được đánh dấu nhưng sau đó có thể giải mã từng phần hoặc toàn bộ từ dữ liệu này nếu khoá bảo mật được sử dụng cho quá trình khôi phục dấu ẩn. II. Hệ thống nhúng thông tin trên dữ liệu đa phương tiện 1. Sơ đồ hệ thống Sơ đồ tổng quan môi trường hệ thống nhúng thông tin ẩn trên dữ liệu đa phương tiện: Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 14 Dữ liệu nén hay chưa nén Dữ liệu đã watermark Kênh truyền thông Bộ nhúng Watermark Hàm nhúng Các dạng tấn công và nhiễu trên đường ề Bộ xác định Thông tin Nhúng Thông tin đã xác định Tùy chọn Thông tin ẩn Khóa Thông số người dùng Dữ liệu nguyên thủy Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh dấu ẩn Hệ thống đánh dấu thông tin trên dữ liệu đa phương tiện về cơ bản gồm hai phần, thứ nhất là bộ phận nhúng thông tin-Watermark Embedder, thứ hai là bộ phận giải mã thông tin Watermark Detector. Bộ phận nhúng thông tin Watermark Embedder sử dụng để nhúng thông tin ẩn vào nội dung dữ liệu đa phương tiên-Multimedia Content. Còn bộ phận giải mã Watermark Detector được sử dụng để xác định sự hiện diện của tín hiệu thông tin ẩn-Watermark Signal. Thực thể khoá-Watermark Key được sử dụng trong suốt quá trình nhúng tín hiệu và tách tín hiệu ẩn. Khoá Watermark Key có sự tương ứng 1-1 với tín hiệu Watermark Signal. Khoá này được giữ mật và chỉ có người được uỷ quyền mới có thể biết được và có thể xác định được sự hiện diện của dấu watermark khi sử dụng khoá. Ngoài ra quá trình truyền thông tin đa phương tiện trên môi trường mạng có thể bị nhiễu và các dạng thức tấn công, vì vậy kỹ thuật đánh dấu ẩn cũng cần quan tâm đến hai khía cạnh này. Tuy nhiên hai bộ phân chính cần Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 15 được quan tâm đấy là, bộ phân thực hiện quá trình đánh dấu ẩn và bộ phân thực hiện quá trình tách dấu ẩn, chúng thể hiện ở hai sơ đồ sau đây: Thông tin ẩn Dữ liệu ban đầu Hệ thống đánh dấu thông tin Dữ liệu được đánh dấu ẩn Khoá mật/khoá công khai Mô hình đánh dấu ẩn nói chung Thông tin ẩn hoặc ảnh gốc Dữ liệu có nhúng dấu ẩn Hệ thống khôi phục dấu thông tin Dấu thông tin hoặc các độ đo khác Khoá mật/khoá công khai Hệ thống giải mã dấu ẩn nói chung Hình 1.2: Hệ thống nhúng và tách dấu ẩn nói chung. Dưa trên hai mô hình trên, chúng ta quan tâm đến ba bước trong quá trình thiết kế một phương thức đánh dấu ẩn: Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 16 Bước 1: Quá trình thiết kế tín hiệu W được thêm vào dữ liệu gốc, thông thường tín hiệu thông tin W phụ thuộc vào một khoá K và thông tin ẩn I: W = f 0 (I , K ) Dấu thông tin W cũng có thể phụ thuộc vào dữ liệu gốc X khi nó được nhúng: W = f 0 (I , K , X ) Bước 2: Thiết kế phương thức đánh dấu ẩn để kết hợp dấu thông tin W với dữ liệu gốc X để thu được dữ liệu được đánh dấu Y: Y = f1 (X ,W ) Bước 3: Thiết kế quá trình giải mã dấu thông tin tương ứng để phục hồi thông tin được đánh dấu trong một tín hiệu hỗn hợp bằng việc sử dụng khoá và có sự hỗ trợ của dữ liệu gốc: ∧ I = g(X , Y , K ) hoặc không có sự hỗ trợ của dữ liệu gốc: ∧ I = g (Y , K ) Hai bước đấu là quá trình thiết kế dấu thông tin và quá trình nhúng dấu thông tin thường được kết hợp làm một. Dữ liệu gốc phụ thuộc vào loại ứng dụng, có thể là dữ liệu nén hoặc không nén, hầu hết các phương pháp đưa ra đều làm việc trên dữ liệu không nén. Dấu thông tin có thể là một số hiệu, một đoạn văn bản hay một ảnh. Khoá ở đây được sử dụng để tăng cường tính bảo mật cho dữ liệu số. Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 17 Sơ đồ kỹ thuật hệ thống nhúng thông tin ẩn trong tập tin đa phương tiện: Tập tin đa phương tiện gốc 101010.. Văn bản Tập tin đa phương tiện được nhúng Dữ liệu ẩn Văn bản Nhúng “Hello World” Nén Chạy tập tin đa phương tiện 101010.. Xử lý Tách “Hello World” Hình 1.3: Sơ đồ kỹ thuật Theo sơ đồ kỹ thuật này, cấu trúc của dữ liệu bao gồm tập tin chứa dữ liệu ẩn gọi là tập tin mang, dữ liệu ẩn được nhúng trực tiếp vào tập tin mang. Việc xem hoặc nghe tập tin mang theo cách thông thường không thể phát hiện ra được dữ liệu ẩn. Do vậy cần có công cụ phần cứng đặc biệt hoặc phần mềm để thực hiện việc nhúng và phát hiện dữ liệu ẩn. Theo sơ đồ này, về nguyên lý nhúng dữ liệu ẩn thì hiện nay có nhiều kỹ thuật nhúng dữ liệu ẩn. Về cơ bản thì các kỹ thuật này đều thực hiện việc ghi chèn thông tin yêu cầu vào dữ liệu hình hoặc âm thanh theo cách thức không làm hư hỏng dữ liệu gốc. Sự biến đổi của dữ liệu hầu như không thể nhận biết được. Có ba cách thức chính để giấu thông tin vào tập tin đa phương tiện: Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 18 - Cách đầu tiên là chèn thẳng thông tin vào tập tin đa phương tiện mang. - Cách thứ hai đòi hỏi thực hiện một số phân tích để tìm ra mức độ biến đổi màu sắc để đặt thông tin ẩn vào vùng khó phát hiện nhất. - Cách thứ ba là chèn thông tin ẩn một cách ngẫu nhiên vào tập tin mang. 2. Các đặc trưng và tính chất: Sau đây là các tính chất của quá trình đánh dấu ẩn. Các tính chất này cũng giúp chúng ta đánh giá chất lượng của giải thuật: Tính phổ dụng: Phương pháp đánh dấu ẩn cần được ứng dụng cho nhiều loại dữ liệu số. Tính vô hình (Imperceptibility): Khi đưa dấu ẩn vào chứa bên trong thông tin đa phương tiện, thì ta phải đưa theo giải thuật thích hợp để người dùng không nhận thấy sự thay đổi đó. Dấu ẩn phải không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của thông tin đa phương tiện. Thông thường các bit ít cảm nhận được bởi con người sẽ được ưu tiên dùng để chứa dấu ẩn. Để đạt được độ bền vững cao, một điều mong muốn là cường độ của dấu ẩn được nhúng càng cao càng tốt. Vì vậy trong quá trình thiết kế các phương pháp đánh dấu thông tin luôn luôn có sự cân nhắc giữa tính chất không thể cảm nhận được và tính bền vững của dấu ẩn. Để đảm bảo tính chất không thể cảm nhận của các thao tác gây ra bởi quá trình nhúng thông tin, một tiêu chuẩn sắp xếp được sử dụng đối với các phương pháp đánh dấu ẩn. Vấn đề này có thể tường minh hoặc không, dữ liệu gốc có thể biến đổi hoặc cố định. Bởi vì đòi hỏi về tính không thể cảm nhận được, các mẫu(có thể là các điểm ảnh hoặc các hệ số biến đổi) được sử dụng cho quá trình nhúng dấu thông tin chỉ có thể được biến đổi ít đến giá trị trung bình của chúng. Lª Anh §øc – Líp CNTT2003 Lu©n v¨n th¹c sÜ 19 Tính bền vững (Robustness): Tùy vào từng loại ứng dụng mà ta có thể xem tính bền vững này bằng nhiều quan điểm khác nhau, nếu như đối với các ứng dụng dùng để bảo vệ quyền sở hữu thì dấu ẩn cần phải bền vững qua một số các hành động cập nhật nội dung thông tin. Với ứng dụng để chống làm giả hoặc chống lại sự thay đổi trên thông tin đòi hỏi dấu ẩn phải huỷ bỏ khi có các tác vụ này xảy ra. Để đảm bảo tính bền vững mặc dù chỉ biến đổi ít, thông tin đánh dấu phải luôn luôn phân tán một cách dư thừa trên nhiều mẫu của dữ liệu gốc, vì vậy chúng ta đưa ra khai niệm độ bền vững giao thoa(“holographic” robustness), có nghĩa là dấu ẩn luôn luôn có thể được phục hồi từ một phần nhỏ của dữ liệu được đánh dấu, nhưng quá trình phục hồi dấu thông tin có thể bền vững hơn nếu như có nhiều dữ liệu gốc có sẵn cho quá trình phục hồi. Tính không phân chia (Inseparability): Sau khi thông tin đa phương tiện chứa dấu ẩn thì yêu cầu là phải rất khó hoặc không thể phân chia thành 2 thành phần riêng biệt lúc đầu. Bảo mật (Security): Sau khi đã đưa dấu ẩn vào thông tin đa phương tiện, thì yêu cầu là chỉ cho phép những người sử dụng có quyền mới chỉnh sửa và phát hiện được dấu ẩn điều này được thực hiện nhờ vào khoá trong giải thuật nhúng dấu ẩn vào thông tin và giải thuật phát hiện ra dấu ẩn trong thông tin đa phương tiện. Chẳng hạn như với nhiều mô hình, các tín hiệu ngẫu nhiên được nhúng vào dữ liệu như các dấu ẩn. Trong trường hợp này, quá trình mô tả và bộ sinh số hiệu ngẫu nhiên đầu tiên phải sử dụng khoá. Có hai mức bảo mật, trong mức đầu tiên thì người sử dụng không được uỷ quyền không thể đọc, giải mã dấu ẩn và anh ta cũng không thể dò ra nếu một tập tin dữ liệu chứa dấu. Mức thứ hai cho phép người dùng không được uỷ quyền dò ra được nếu thông tin Lª Anh §øc – Líp CNTT2003