Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy cô bộ môn Công nghệ thông tin - Trường Đại học Du lịch Hải Phòng đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức cần thiết trong thời gian em theo học tại trường để em hoàn thành xuất sắc quá trình thi tuyển. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô Hồ Thị Hương Thơm, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp kinh nghiệm để tôi có thể triển khai và hoàn thiện đề tài này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ mạng, vấn đề bảo mật thông tin trở nên rất quan trọng. Có rất nhiều phương pháp trao đổi thông tin bí mật, phương pháp mã hóa thông tin được coi là phương pháp đầu tiên nhưng phương pháp này khiến mọi người dễ dàng phát hiện ra. Vì vậy, một phương pháp khác để che giấu thông tin trong dữ liệu đa phương tiện được coi là “vô hình” đối với người dùng.
Trong một số trường hợp, để đảm bảo an toàn cho thông tin ẩn, người ta đã kết hợp cả hai phương pháp này. Trong chủ đề này, chúng tôi sẽ sử dụng phương pháp ẩn thông tin Automata 2D-CA (automata di động hai chiều) để ẩn thông tin trong hình ảnh.
TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN
- KHÁI NIỆM VỀ GIẤU TIN
- ĐẶC ĐIỂM GIẤU TIN
- Tính vô hình của thông tin
- Tính bảo mật
- Tỷ lệ giấu tin
- Lựa chọn ảnh
- Ảnh gốc đối với quá trình giải mã
- MÔI TRƢỜNG GIẤU TIN
- Giấu tin trong ảnh
- Giấu tin trong audio
- Giấu tin trong video
- Giấu tin trong văn bản dạng text
- PHƢƠNG PHÁP GIẤU TIN
- PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ AN TOÀN CỦA MỘT LƢỢC ĐỒ GIẤU
- HÀM BĂM
- Định nghĩa tổng quát của hàm băm
- Một số tính chất cơ bản của hàm băm
- Hàm băm MD5
- Ứng dụng hàm băm
Sau khi ẩn thông tin bí mật trong ảnh thang độ xám đa cấp, chất lượng hình ảnh cao, đảm bảo tính vô hình của thông tin bí mật. Để đáp ứng yêu cầu này, kỹ thuật che giấu thông tin trong hình ảnh phụ thuộc vào hệ thống thị giác của con người - HVS (Human Vision System), kỹ thuật che giấu thông tin trong âm thanh phụ thuộc vào hệ thống thính giác HAS (Human Auditory system). Việc ẩn thông tin trong âm thanh đặt ra yêu cầu rất cao về tính đồng bộ và bảo mật thông tin.
Tất cả các phương pháp giấu thông tin trong âm thanh đều lợi dụng điểm yếu của hệ thính giác con người. Kỹ thuật che giấu thông tin trong video đang phát triển mạnh mẽ và cũng theo hai xu hướng: đóng dấu kỹ thuật số và ẩn dữ liệu. Phương pháp ẩn thông tin trong video do Cox đề xuất là phương pháp phân phối thống nhất.
Steganography sử dụng đặc điểm thị giác và thính giác của con người. Kỹ thuật giấu thông tin trong hình ảnh ra đời dựa trên sự phát triển vượt trội của kỹ thuật đóng dấu kỹ thuật số. Phương pháp đóng dấu hình ảnh kỹ thuật số đầu tiên là phương pháp dập LSB hình ảnh, còn được gọi là phương pháp LSB thay thế (LSB thay thế - LSB ẩn), và nó cũng trở thành phương pháp đầu tiên che giấu thông tin trong hình ảnh [1]. Phương pháp ẩn thông tin trong LSB là phương pháp thay thế các bit thông tin trong bit LSB của pixel.
Sau đó, một số kỹ thuật che giấu thông tin có thể đảo ngược khác đã được xuất bản.
PHƢƠNG PHÁP GIẤU TIN DỰA VÀO AUTOMATA 2D–CA
GIỚI THIỆU
AUTOMATA HAI CHIỂU
Ma trận C(t) được gọi là trạng thái tại thời điểm t của 2D-CA và C(0) là trạng thái ban đầu của CA. Khi số lượng ô của 2D-CA là hữu hạn, hãy xem xét các điều kiện để đảm bảo các trạng thái nhất định của CA. Các mô hình CA tiêu chuẩn giả định rằng trạng thái của các ô tại thời điểm t + 1 phụ thuộc vào trạng thái của một số ô (vùng liền kề) tại thời điểm t.
Hãy xem xét một loại được gọi là LMCA (máy tự động di động bộ nhớ tuyến tính) MCA tuyến tính thứ k có hàm dịch chuyển có dạng sau:.
QUÁ TRÌNH GIẤU TIN TRONG ẢNH DỰA VÀO AUTOMATA 2D-CA
- Thuật toán giấu tin
- Ví dụ minh họa quá trình giấu tin
- Thuật toán tách tin
- Ví dụ minh họa quá trình tách tin
Sử dụng Bảng 3.1 để xác định sự thay đổi bit giữa của mỗi khối của ma trận con 3x3. Xem xét từng ảnh con với thông điệp ẩn Sk và khóa bí mật chung K. Tính khối mod(parity,2) bằng 0, sau đó lưu trữ bit đó để tạo thành chuỗi bit được mã hóa tách ở dạng nhị phân.
Việc chuyển đổi chuỗi nhị phân thành văn bản sẽ cho chúng ta thông điệp ẩn ban đầu:.
CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM
MÔI TRƢỜNG CÀI ĐẶT
GIAO DIỆN CHƢƠNG TRÌNH
Đây là giao diện ẩn thông tin trong ảnh sử dụng kỹ thuật ẩn thông tin automata 2D-CA. Để nhập hình ảnh, chọn nút "Chọn hình ảnh" trong giao diện ẩn, một hộp thoại sẽ mở ra nơi chúng ta có thể chọn hình ảnh để ẩn (chương trình chỉ sử dụng hình ảnh cấp độ xám). Tiếp theo, chúng ta sẽ nhập tin nhắn cần ẩn trong ảnh bằng cách nhập trực tiếp thông tin ẩn vào hộp văn bản “Nhập tin nhắn” hoặc chọn nút “Message”, chọn file tin nhắn, nhập key ẩn tin nhắn như hình. 3.4.
Tiếp theo, chúng tôi thực hiện quy trình ẩn thông tin bằng phương pháp Automata 2D-CA bằng cách chọn nút “Thực thi”, thao tác này khiến giá trị băm khóa và giá trị mã hóa thông báo bị ẩn trong hình ảnh, như trong Hình 3.5. Sau đó chúng ta sẽ nhập tên và nhấn nút để chọn nơi lưu hình ảnh thu được. Sau khi lưu ảnh ẩn, chọn nút “Thoát” để kết thúc chương trình ẩn.
Từ menu chọn “Tách thông tin” trên giao diện chính sẽ có giao diện tách thông tin như Hình 3.7. Đây là giao diện sẽ lấy hình ảnh có thông tin ẩn để xử lý thông tin nhằm trích xuất dữ liệu ẩn trong ảnh. Mở hình ảnh ẩn để trích xuất thông tin ẩn bằng cách chọn nút .
Sau khi nhập ảnh ẩn xong chúng ta chia chuỗi tin nhắn mã hóa bằng cách chọn nút “Perform Split” để tách. Thông tin thu được là một thông điệp được mã hóa ẩn trong ảnh ở dạng nhị phân như trên Hình 3.9. Chúng ta chọn nút “Khôi phục tin nhắn gốc” để lấy lại tin nhắn đã ẩn và được kết quả như hình 3.11.
Từ menu chọn “PSNR” trên giao diện chính để có giao diện đánh giá ảnh PSNR, Hình 3.12. Sau khi chọn 2 ảnh để đánh giá tương đối với nhau, chọn nút “Evaluate” để thực hiện quá trình đánh giá như hình 3.15. Nếu giá trị nhỏ hơn 35 db, có thể nhìn thấy độ méo hình ảnh bằng mắt thường.
KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH VÀ NHẬN XÉT
- Kết quả thử nghiệm chƣơng trình
- Nhận xét
Kết quả đánh giá PSNR sau khi ẩn thông tin và khả năng ẩn thông tin với bộ ảnh A1 và A2. Đây là kỹ thuật ẩn thông tin, tuy lượng thông tin cần ẩn ít nhưng khi ẩn đi chúng ta ẩn đi toàn bộ ảnh gốc (vì được sử dụng nhiều lần xuyên suốt toàn bộ ảnh). Đây là một kỹ thuật ẩn có thể được coi là tạo hình mờ cho hình ảnh nhằm mục đích bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệu hình ảnh hoặc bảo vệ bản quyền.
Với kết quả kiểm tra thu được, nếu quan sát bằng mắt thường thì khó có thể phân biệt được đâu là ảnh ẩn và ảnh không ẩn. Qua thử nghiệm, tôi nhận thấy kỹ thuật ẩn thông tin dựa trên automata 2D-CA đạt được kết quả như sau. Thời gian xử lý ẩn phụ thuộc nhiều vào dữ liệu đầu vào như kích thước ảnh gốc, tin nhắn ẩn lớn hay nhỏ.
Thuật toán ẩn tin nhắn 2D-CA có mức độ bảo mật rất cao, bảo mật gấp đôi: ẩn trong hình ảnh (bảo mật vô hình), bảo mật tin nhắn ẩn, nếu tin nhắn được tách ra thì người ta áp dụng mã hóa tin nhắn bằng khóa. hàm băm SHA kết hợp với hàm XOR. Tổng quan về ẩn thông tin, môi trường ẩn thông tin, ứng dụng ẩn thông tin, đánh giá chất lượng ảnh bằng hàm băm PSNR, SHA. Kỹ thuật ẩn thông tin dựa trên máy CA 2D đảm bảo tính tàng hình và độ bền của thông tin sau khi ẩn.
Về mặt lý thuyết, sau khi lượng thông tin đã bị ẩn đi trong ảnh gốc thì chất lượng của ảnh sẽ khác với ảnh gốc. Tuy nhiên, sau khi áp dụng kỹ thuật ẩn thông tin, quan sát bằng mắt thường rất khó phân biệt được đâu là ảnh gốc, đâu là ảnh ẩn. Sử dụng phương pháp ước lượng PSNR để đánh giá chất lượng ảnh trước và sau khi ẩn thông tin, kết quả PSNR đạt được khá cao chứng tỏ hiện tượng méo ảnh gần như không tồn tại.
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn là TS. Thời gian thực hiện đề tài kết hợp với trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên báo cáo của tôi còn nhiều thiếu sót.
