Tài liệu Nghiên cứu kỹ thuật che dấu tin trong tài liệu số hóa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ----------------------*---------------------- BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề Tài: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT “CHE GIẤU” TIN TRONG TÀI LIỆU “SỐ HOÁ” Giáo viên hướng dẫn : PSG.TS.Trịnh Nhật Tiến Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thuỳ Liên Lớp : CT701 Mã SV : 10405 Khoá : 7 NỘI DUNG CHÍNH Chương 1: VẤN ĐỀ MÃ HOÁ THÔNG TIN Chương 2: VẤN ĐỀ GIẤU TIN Chương 3: PHỐI HỢP MÃ HOÁ VÀ GIẤU TIN Chƣơng 1: VẤN ĐỀ MÃ HOÁ THÔNG TIN 1.1 KHÁI NIỆM MÃ HOÁ THÔNG TIN Định nghĩa: Hệ mật mã là một bộ 5 (P, C, K, E, D) thoả mãn các điều kiện sau: 1. P là một tập hữu hạn các bản rõ có thể. 2. C là tập hữu hạn các bản mã có thể. 3. K (không gian khoá) là tập hữu hạn các khoá có thể. 4. Đối với mỗi k  K có một quy tắc mã: P → C và một quy tắc giải mã tương ứng dk  D. Mỗi ek: P → C và dk: C → P là những hàm mã: dk (ek (x)) = x với mọi bản rõ x  P. Kênh liên lạc T S Bộ giải mã Bộ mã hoá Kênh an toàn Nguồn khoá R 1.2 PHÂN LOẠI MÃ HOÁ Các hệ thống mã hoá phổ biến thuộc một trong 2 loại sau: Mã hoá với khoá đối xứng(Symmetric-key Encryption) Mã hoá với khoá công khai (Public-key Encryption) Mã hóa đối xứng là hệ mã hoá mà biết được khoá lập mã thì “dễ ” tính khoá giải mã và ngược lại. Trong một số trường hợp, hệ mã hoá khoá đối xứng có khoá lập mã giải mã trùng nhau. Mã hóa với khoá công khai sử dụng 2 khóa khác nhau để mã hóa và giải mã thông tin. 1.2 HỆ MÃ HOÁ ĐỐI XỨNG 1 Hệ mã hoá đối xứng cổ điển 1.Mã dịch vòng 2. Mã thay thế 3. Mã Affine 4. Mã Vigenere 5. Mã Hill 6. Mã Hoán vị 7. Mã dòng 2 Hệ mã hoá đối xứng hiện đại 1. Mã theo chuỗi bit 2. Mã theo chữ 3. Mã theo khối 4. Mã mũ 5. DES 1. 3 HỆ MÃ HOÁ KHOÁ CÔNG KHAI 1 Hệ mật mã RSA Định nghĩa: Cho n = p * q với p, q là số nguyên tố lớn. Đặt P = C = Zn Chọn b nguyên tố với  (n),  (n)= (p - 1)(q - 1). K = {(n, a, b): a * b  1 (mod  (n) )}. Giá trị n và b là công khai, và a là bí mật Với mỗi K = (n, a, b), mỗi x  P, y  C, ta có: Hàm mã hoá: y = ek(x) = xb mod n Hàm giải mã: dk (x) = ya mod n Thực hiện hệ mật Để thiết lập hệ thống, R sẽ tuân theo các bước sau: 1. R tạo 2 số nguyên tố lớn p và q. 2. R tính n = p * q và  (n) = (p - 1)(q - 1) 3. R chọn một số ngẫu nhiên b (1 < b <  (n)) sao cho UCLN(b,  (n)) = 1 4. R tính a = b-1 mod  (n)dùng thuật toán Euclide mở rộng. 5. R công bố n và b trong một danh bạ và dùng chúng làm khoá công khai. Chƣơng 2 VẤN ĐỀ GIẤU TIN 2.1 KHÁI NIỆM VỀ GIẤU TIN 1. Khái niệm thông tin “số hoá” 2. Khái niệm giấu tin Giấu tin là giấu (hoặc nhúng) một lượng thông tin số vào trong đối tượng dữ liệu số khác. “Giấu tin” nhiều khi không phải chỉ hành động giấu theo nghĩa thông thường, mà chỉ mang ý nghĩa quy ước.  Mục đích của giấu tin Giấu tin phục vụ cho hai mục đích trái ngược nhau : -Bảo mật cho những dữ liệu được giấu trong đối tượng chứa. -Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính đối tượng chứa dữ liệu giấu trong đó.  Hai lĩnh vực giấu tin Giấu thông tin Giấu thông tin bí mật Thuỷ vân số  Mô hình giấu tin Mô hình giấu tin vào phương tiệnchứa  Thông tin cần giấu M Phương tiện chứa tin C Khoá giấu tin Bộ nhúng thông tin Phương tiện chứa tin đã được giấu (S) Phân phối  Mô hình tách tin từ phương tiện chứa Khoá giấu tin Phương tiện chứa tin đã được giấu (S) Bộ nhúng thông tin Thông tin đã giấu M Phương tiện chứa tin C  Phân loại kỹ thuật giấu tin (1) Phân loại theo phương tiện chứa tin. (2) Phân loại theo cách thức tác động lên phương tiện. (3) Phân loại theo mục đích sử dụng.  Các thành phần trong kỹ thuật giấu tin (1) Phương tiện chứa tin (2) Thông tin cần che giấu (3) Khoá giấu tin 2.2 CÁC GIAO THỨC GIẤU TIN 1. Giấu tin thuần thuý Định nghĩa 1: Giấu tin thuần tuý Bộ bốn giá trị δ = (C, M, D, E) được gọi là Hệ giấu tin thuần tuý trong đó: - C là tập các phương tiện chứa thông tin có thể, M là tập các thông điệp cần giấu |C| ≥ |M|. - E: C×M  C là hàm nhúng và D: C  M là hàm tách, với tính chất D(E (c, m) ) = m với m € M và c € C. 2. Giấu tin sử dụng khoá bí mật Định nghĩa 2: Giấu tin sử dụng khoá bí mật Bộ năm giá trị δ = (C, M, K, Dk, Ek) được gọi là hệ giấu tin sử dụng khoá bí mật, trong đó: - C là tập các phương tiện chứa có thể, M là tập các thông điệp cần giấu với |C| ≥ |M|, K là tập các khoá bí mật. - Ek: C ×M×K  C và Dk: C ×K  M với điều kiện Dk(Ek (c, m, k), k) = m với mọi m € M, c € C và k € K. 3. Giấu tin với khoá công khai Hệ thống giấu tin với khoá công khai cũng yêu cầu có hai khoá: khóa bí mật và khóa công khai. Khóa công khai được lưu trong Cơ sở dữ liệu khoá công khai, giống như mật mã với khoá công khai, và được dùng trong quá trình nhúng thông tin. Khoá bí mật chỉ người nhận mới biết và được dùng trong quá trình tách lấy thông tin, tái tạo lại thông điệp ban đầu. 2.3 GIẤU TIN TRONG DỮ PHƢƠNG TIỆN 1. Giấu tin trong ảnh 2. Giấu tin trong audio 3. Giấu tin trong video LIỆU ĐA 2. 4 PHƢƠNG PHÁP GIẤU TIN TRONG MÔI TRƢỜNG ĐA PHƢƠNG TIỆN 1.Một số ký hiệu - Ký hiệu c là phương tiện chứa, giả sử nó có độ dài là l(c), được biểu diễn bằng chuỗi các thành phần ci (1 ≤ i ≤ l(c)). - Phương tiện chứa đã có tin giấu, ký hiệu là s, là chuỗi các phần tử si, và độ dài phương tiện chứa (đã có giấu tin) không thay đổi. - Khoá được dùng để giấu tin, ký hiệu là k. - Thông điệp bí mật cần giấu là m, có độ dài là l(m). Các bit của m là mi, ta có 1 ≤ i ≤ l(m). mi có giá trị là 0,1 trừ trường hợp đặc biệt. 2. Nguyên lý giấu tin bằng cách thay thế Có hai cách thay thế: - Thay thế các bit ít quan trọng (LSB) (Least Significant Bit) được thực hiện với ảnh màu (ví dụ loại 16 bit và 24 bit) và ảnh đa cấp xám. - Thay thế các bit trong các vùng ma trận ảnh: Người ta phải chia ma trận ảnh ra thành các khối không giao nhau, thường là các khối hình vuông, hình chữ nhật. Dựa trên các tính chất của mỗi khối đó, người ta giấu tin bằng phép đảo bit theo quy ước.