Luận văn Thạc sĩ Khoa học máy tính: Kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản và ứng dụng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn “Kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản và ứng dụng" với mục đích tìm hiểu học hỏi về các mô hình, kỹ thuật giấu thông tin nhằm bảo vệ thông tin quan trọng trong các dữ liệu đa phương tiện, trong đó tập trung vào dữ liệu văn bản. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học máy tính: Kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản và ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ PHƯƠNG CHI KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG TỆP VĂN BẢN VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN, 2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ PHƯƠNG CHI KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG TỆP VĂN BẢN VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2017
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản và ứng dụng” là sản phẩm của riêng cá nhân, không sao chép lại của người khác. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp, nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ và trích dẫn rõ ràng. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình. Thái Nguyên, ngày 25 tháng 07 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Phương Chi
ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS. Đặng Văn Đức - Viện Công Nghệ Thông Tin, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy và cung cấp cho chúng tôi những kiến thức rất bổ ích trong thời gian học cao học, giúp tôi có nền tảng tri thức để phục vụ nghiên cứu khoa học sau này. Tôi cũng xin cảm ơn Lãnh đạo và đồng nghiệp tại đơn vị trường THPT Bãi Cháy nơi tôi công tác đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn quan tâm, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình học tập. Thái Nguyên, ngày 25 tháng 06 năm 2017 Nguyễn Thị Phương Chi
iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...........................................................................................................1 1. Nhu cầu bảo mật thông tin .............................................................................1 2. Lý do lựa chọn đề tài......................................................................................2 3. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................3 5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................3 6. Cấu trúc của luận văn.....................................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN .................................................5 1.1. Tổng quan về giấu tin..................................................................................5 1.1.1 Vài nét về lịch sử giấu tin ....................................................................5 1.1.2. Khái niệm cơ bản về giấu tin ..............................................................6 1.1.3. Phân loại kỹ thuật giấu tin cơ bản.......................................................8 1.1.4. Mô hình kỹ thuật giấu tin....................................................................9 1.1.5. Môi trường giấu tin. ..........................................................................13 1.1.6. Khả năng ứng dụng của giấu tin .......................................................14 1.1.7. Tổng kết chương 1 ............................................................................16 CHƯƠNG 2. CÁC KỸ THUẬT GIẤU TIN TRONG VĂN BẢN.............17 2.1 Các loại bảng mã tiếng Việt .......................................................................17 2.1.1. Bộ gõ Unicode ..................................................................................17 2.1.2. Bộ gõ VISCII ....................................................................................17 2.1.3. Bộ gõ TCVN3 ...................................................................................18 2.1.4. Bộ gõ VNI.........................................................................................18 2.2 Các loại văn bản .........................................................................................18 2.2.1. Bảng mã ASCII.................................................................................18 2.2.2. Siêu văn bản HTML..........................................................................20
iv 2.2.3 Văn bản theo chuẩn pdf .....................................................................21 2.2.4 Văn bản theo chuẩn Microsoft Word (.doc hoăc .docx)....................22 2.3. Các tiệm cận của giấu tin trong văn bản. ..................................................22 2.3.1. Watermarking trực tiếp trên văn bản ................................................22 2.2.2.Watermarking trên văn bản đã định dạng..........................................26 2.2.3.Watermarking trên tập tin hình ảnh quét từ văn bản .........................27 2.4. Giấu tin trong tệp MS Word .....................................................................28 2.4.1. Lựa chọn thuộc tính giấu tin trong tệp MS Word.............................28 2.4.2 Mô tả thuật toán .................................................................................32 2.4.3 Bảo mật ..............................................................................................34 2.5. Tổng kết chương 2 ....................................................................................36 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẤU TIN TRONG TÀI LIỆU............................................................................................. 37 3.1. Mô tả bài toán giấu tin trong tệp văn bản MS Word ................................37 3.2. Lựa chọn ngôn ngữ và cài đặt ..................................................................37 3.3 Giao diện chương trình ..............................................................................37 3.3.1 Mẫu thiết kế .......................................................................................37 3.3.2. Quy trình công thức xử lý .................................................................38 3.4. Demo chương trình ...................................................................................38 3.4.1. Thông tin giấu ...................................................................................38 3.4.2. Giấu tin..............................................................................................39 3.4.3. Giải mã tin đã giấu............................................................................39 3.3.4. Trích xuất tin.....................................................................................40 3.5. Chạy thực nghiệm .....................................................................................42 3.6. Đánh giá kết quả đạt được.........................................................................48 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................50
v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Lược đồ chung cho giấu tin ............................................................. 6 Hình 1.2. Kỹ thuật giấu tin................................................................................ 7 Hình 1.3. Một cách phân loại các kỹ thuật giấu tin .......................................... 8 Hình 1.4. Lược đồ chung cho quá trình giấu tin. ............................................ 12 Hình 1.5. Sơ đồ quá trình giải mã ................................................................... 12 Hình 2.1. mô tả nhúng thông tin bản quyền vào các khoảng trống sau mỗi dòng. ... 24 Hình 2.1.a Đoạn văn bản trước khi nhúng. .................................................... 24 Hình 2.1.b. Đoạn văn bản sau khi nhúng........................................................ 24 Hình 2.2. Đoạn văn bản chứa dữ liệu nhúng sử dụng các khoảng trống sau mỗi từ............................................................................................. 25 Hình 2.3. Ví dụ nhúng bản quyền bằng phương pháp cú pháp ...................... 25 Hình 2.4. Ví dụ về các cặp từ đồng nghĩa....................................................... 26 Hình 2.5. Ví dụ về dịch chuyển dòng ............................................................. 26 Hình 2.6. Ví dụ dịch chuyển từ ....................................................................... 27 Hình 2.7. Ví dụ về dịch chuyển ký tự ............................................................. 27 Hình 2.8. Ví dụ thay đổi đặc trưng.................................................................. 27 Hình 2.9. Ví dụ thay đổi màu sắc các ký tự .................................................... 28 Hình 2.10. Ví dụ thay đổi màu sắc các ký tự .................................................. 29 Hình 2.11. Ví dụ thay đổi khoảng trống các ký tự.......................................... 30 Hình 3.1. Giao diện chương trình ................................................................... 37 Hình 3.2. Thông tin giấu ................................................................................. 38 Hình 3.3. Giấu tin............................................................................................ 39 Hình 3.4. Nhập mật khẩu giấu tin ................................................................... 39 HÌNH 3.5. GIảI MÃ TIN ĐÃ GIấU 40
1 MỞ ĐẦU 1. Nhu cầu bảo mật thông tin Cuộc cách mạng thông tin dữ liệu số đã đem lại những thay đổi sâu sắc trong xã hội và trong cuộc sống. Những thuận lợi thông tin dữ liệu số mang lại cũng đề ra những thách thức và cơ hội mới cho quá trình đổi mới. Sự ra đời những phần mềm có tính năng mạnh, các thiết bị mới như máy ảnh kỹ thuật số, máy quét chấtlượng cao, máy in, máy ghi âm kỹ thuật số, … đã với tới thế giới tiêu dùng rộng lớn để sáng tạo, xử lý và thưởng thức các dữ liệu số. Cùng với sự bùng nổ của Internet - phương tiện multimedia, các dữ liệu số được lan truyền và sao chép rất nhanh chóng dễ dàng,những vấn nạn như ăn cắp bản quyền, xuyên tạc thông tin, truy nhập thông tin trái phép... Vậy, vấn đề bảo mật thông tin số ngày càng trở nên cấp bách, đòi hỏi phải không ngừng tìm kiếm các giải pháp mới, hữu hiệu cho an toàn và bảo mật thông tin. Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành khoa khọc công nghệ thông tin, internet đã trở thành một phương tiện, một nhu cầu không thể thiếu đối với mọi người, nhu cầu trao đổi thông tin qua mạng ngày càng lớn vì vậy việc đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin cho dữ liệu truyền trên mạng là rất quan trọng. Nhiều kỹ thuật mã hóa thông tin ra đời nhằm quyết vấn bảo mật dữ liệu. Tuy nhiên một văn bản được mã hóa sẽ dễ dàng gây sự chú ý, các tin tặc sẽ tìm mọi các để giải mã, đánh cắp thông tin [2]. Một công nghệ mới phần nào giải quyết được những khó khăn trên là kỹ thuật giấu thông tin trong các nguồn đa phương tiện như: Âm thanh, hình ảnh, văn bản…. Xét theo khía cạnh mục đích và cách thực hiện thì giấu tin cũng là một dạng mật mã nhằm đảm bảo tính an toàn của thông tin, nhưng phương pháp này ưu điểm ở chỗ là giảm được khả năng phát hiện ra sự tồn tại của các tin cần giấu trong các dữ liệu được truyền đi trên mạng [2][3]. Ngoài
2 các nhà khoa học nước ngoài quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu này [3], các nhà khoa học trong nước cũng đã có nhiều công bố về các lĩnh vực liên quan. 2. Lý do lựa chọn đề tài Từ trước đến nay, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra, trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất. Thông tin ban đầu được mã hoá để lưu trữ hoặc truyền trên mạng, sau đó bên nhận sẽ được giải mã nhờ khoá của hệ mã để có thông tin rõ. Kỹ thuật cổ điển này đã và đang được sử dụng rộng rãi và có nhiều ứng dụng trong thực tế. Cho đến nay đã có rất nhiều hệ mã đối xứng, bất đối xứng…, phức tạp được sử dụng như DES, RSA, NAPSACK..., rất hiệu quả và phổ biến. Một phương pháp mới khác đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đó là phương pháp giấu tin (DataHiding) được quan tâm phát triển trong nhiều năm nay. Giấu tin là một công nghệ mới rất phức tạp, đang được tập trung nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới như Đức, Mỹ, Italia, Canada, Nhật Bản... Giấu tin là nhúng thông tin vào trong một tệp dữ liệu khác. Tệp dữ liệu khác có thể là ảnh, âm thanh, video và văn bản (dữ liệu đa phương tiện). Đã có nhiều phương pháp kèm theo các thuật toán hiệu quả đã được công bố trên thế giới về chủ đề này. Tuy nhiên, những kết quả thực nghiệm cho thấy cần phải có thêm thời gian để nghiên cứu thẩm định, tuy nhiên các nhà khoa học khẳng định rằng đây là một công nghệ mới đầy hứa hẹn cho vấn đề an toàn và bảo mật thông tin. Với mục đích tìm hiểu học hỏi về cácmô hình, kỹ thuật giấu thông tin nhằm bảo vệ thông tin quan trọng trong các dữ liệu đa phương tiện,trong đó tập trung vào dữ liệu văn bản, học viên đã chọn thực hiện đề tài luận văn: “Kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản và ứng dụng”. 3. Mục tiêu nghiên cứu
3 Trong luận văn, ngoài việc nghiên cứu tổng quan kỹ thuật giấu tin nói chung, sẽ trung sâu hơn vào giấu tin trong tệp văn bản. Sau đó, học viên sẽ thực nghiệm với tệp văn bản MS Word vì tệp văn bản MS Word là một trong những khuôn dạng tệp văn bản được sử dụng nhiều nhất hiện nay. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu và tìm hiểu tổng quan về các phương pháp các kỹ thuật giấu tin trong tệp văn bản. Nghiên cứu khả năng ứng dụng trong một mô hình thử nghiệm cụ thể là giấu tin trong tệp văn bản MS Word . 5. Phương pháp nghiên cứu Thực hiện nghiên cứu lý thuyết thông qua tổng hợp các bài báo khoa học đã được công bố trong và ngoài nước và một số luận văn liên quan đến chủ đề này đã được thực hiện kết hợp với thực nghiệm thông qua chương trình thử nghiệm giấu tin trong tệp Word. 6. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu trình bày về mục tiêu luận văn, bài toán cần giải quyết, phương pháp nghiên cứu … và phần kết luận trình bày tóm tắt các kết quả đạt được của luận văn và các nhiệm vụ cần giải quyết tiếp theo, luận văn được trình bày thành ba chương như sau: Chương 1: Tổng quan về giấu tin trong dữ liệu đa phương tiện 1.1. Lịch sử giấu tin 1.2. Khái niệm giấu tin 1.3. Mô hình giấu tin cơ bản 1.4. Một số kỹ thuật giấu tin 1.5. Khả năng ứng dụng giấu tin Chương 2: Các kỹ thuật giấu tin trong văn bản
4 2.1. Các loại bảng gõ tiếng Việt 2.2. Các loại văn bản 2.3. Các tiệm cận của giấu tin trong văn bản 2.4. Giấu tin trong tệp MS Word Chương 3. Xây dựng chương trình thử nghiệm 3.1. Mô tả bài toán giấu tin trong tệp văn bản MS Word 3.2. Lựa chọn dữ liệu thử nghiệm, công cụ phát triển phần mềm thử nghiệm 3.3. Xây dựng phần mềm thử nghiệm 3.4. Đánh giá kết quả đạt được
5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤU TIN Chương này trình bày một số khái niệm về giấu tin, mô hình tổng quát giấu tin và tách tin giấu trong dữ liệu đa phương tiện. Sau đó trình bày về cách phân loại giấu tin và khả năng ứng dụng của giấu tin trong thực tế. 1.1. Tổng quan về giấu tin 1.1.1 Vài nét 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). Có nhiều câu chuyện lịch sử xoay quanh kỹ thuật giấu tin được lưu truyền. Có lẽ những ghi chép sớm nhất về kỹ thuật giấu tin thuộc về sử gia Hy Lạp Herodotus. Khi bạo chúa Hi Lạp Histiaeus bị vua Darius bắt giữ ở Susa vào thế kỷ thứ năm trước Công Nguyên, ông ta đã gửi một thông 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 nô lệ ấy. Khi tóc của người nô lệ đủ dài người nô lệ được gửi tới Miletus. Một câu chuyện khác về thời Hi Lạp cổ đại cũng do Herodotus ghi lại. Demeratus, một người Hi Lạp, cần thông báo cho Sparta rằng Xerxes định xâm chiếm Hi 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 viên thuốc bằng một lớp sáp mới. Ý tưởng về che giấu thông tin đã có từ hàng nghàn năm về trước nhưng kỹ thuật này được dùng chủ yếu trong quân đội và trong các cơ quan tình báo. Ngày nay, kỹ thuật giấu tin được nghiên cứu để phục vụ các mục đích như bảo vệ bản quyền, hay giấu tin mật về quân sự và kinh tế.
6 1.1.2. Khái niệm cơ bản về giấu tin 1.1.2.1. Định nghĩa kỹ thuật giấu tin Giấu thông tin là kỹ thuật nhúng (embedding) [1][9]một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng dữ liệu số khác. Một trong những yêu cầu cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc. Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hóa thông tin và giấu thông tin là mã hóa làm cho các thông tin hiện rõ là nó được mã hóa hay không, còn giấu thông tin thì người ta khó biết được là có thông tin giấu bên trong. Hình 1.1. Lược đồ chung cho giấu tin Hình 1.1[4]: Biểu diễn quá trình giấu tin cơ bản. Phương tiện chứa bao gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như: text, audio, video, ảnh, … thông tin giấu là mục đích của người sử dụng. Thông tin giấu là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó như: ảnh, logo, đoạn văn bản, … tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng. Thông tin sẽ được giấu vào trong phương tiện chứa thông qua chương trình. Sau khi giấu tin ta thu được phương tiện chứa bản tin đã giấu và phân phối trên mạng. Sau khi nhận được đối tượng phương tiện có giấu tin, quá trình giải mã được thực hiện
7 thông qua chương trình giải mã tương ứng với chương trình mã hóa cùng với khóa của quá trình mã hóa. Kết quả thu được gồm phương tiện chứa gốc và thông tin đã giấu. Bước tiếp theo thông tin giấu sẽ được xử lý kiểm định so sánh với thông tin giấu ban đầu. 1.1.2.2. Mục đích của giấu tin. Có hai mục đích của giấu tin: - Trao đổi thông tin mật. - Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính các đối tượng chứa dữ liệu giấu trong đó. Có thể thấy hai mục đích này hoàn toàn trái ngược nhau và dần phát triển thành hai lĩnh vực với những yêu cầu và tính chất khác nhau. Hình 1.2 - Kỹ thuật giấu tin Kỹ thuật giấu thông tin bí mật (Steganography): với mục đích đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin tập trung vào các kỹ thuật giấu tin để có thể giấu được nhiều thông tin nhất. Thông tin mật được giấu một cách vô hình trong một đối tượng khác sao cho người khác khó phát hiện được. Kỹ thuật giấu thông tin theo kiểu đánh dấu (Watermarking): để bảo vệ bản quyền của đối tượng chứa thông tin, thường tập trung một số yêu cầu như đảm bảo tính bền vững. Đây là ứng dụng cơ bản nhất của kỹ thuật thủy vân số.
8 1.1.3. Phân loại kỹ thuật giấu tin cơ bản. Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần đây nên xu hướng phát triển chưa ổn định. Nhiều phương pháp mới, theo nhiều khía cạnh khác nhau đang và chắc chắn sẽ được đề xuất, bởi vậy một định nghĩa chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chưa thể có được. Sơ đồ phân loại trên hình 1.3 được Fabien A. P. Petitcolas đề xuất năm 1999. Hình 1.3: Một cách phân loại các kỹ thuật giấu tin Sơ đồ phân loại này như một bức tranh khái quát về ứng dụng và kỹ thuật giấu thông tin. Dựa trên việc thống kê sắp xếp các công trình đã công bố trên một số tạp chí, cùng với thông tin về tên và tóm tắt nội dung của nhiều công trình đã công bố trên Internet, có thể chia lĩnh vực giấu tin ra làm hai hướng lớn, đó là watermarking và steganography. 1.1.3.1. Kỹ thuật giấu tin mật (Steganography): Với mục đích tập trung vào các kỹ thuật giấu tin sao cho người khác khó phát hiện được một đối tượng có giấu tin bên trong hay không. Hơn nữa, nếu phát hiện có tin giấu thì việc giải tin cũng khó thực hiện được. Đồng thời, các kỹ thuật giấu tin mật còn quan tâm lượng tin có thể được giấu, lượng thông tin dấu được càng nhiều càng tốt. Tuy nhiên lượng thông tin giấu càng lớn thì tính ẩn của thông tin giấu càng thấp.
9 1.1.3.2. Kỹ thuật thủy vân số (Watermarking): Dựa theo ảnh hưởng các tác động từ bên ngoài 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 hoàn toàn đối lập: 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 người tiếp xúc với nó có thể thấy được thông tin, loại thứ hai đối lập, cần được mọi người nhìn thấy. So sánh giữa Steganography và Watermarking Steganography Watermaking Mục đích - Che giấu sự hiện hữu của - Thêm vào thông tin bản thông tin quyền - Thông tin cần giấu độc lập - Thông tin cần giấu gắn với với vỏ bọc vỏ bọc - Ứng dụng truyền dữ liệu - Ứng dụng cho sở hữu bản mật quyền Yêu cầu - Không phát hiện được thông tin giấu - Tiêu chuẩn bền vững - Dung lượng tin được giấu Tấn công - Phát hiện ra thông điệp - Watermaking bị phá vỡ thành công bí mật 1.1.4. Mô hình kỹ thuật giấu tin 1.1.4.1. Các thành phần trong kỹ thuật giấu tin - Các phương tiện chứa tin: Để có thể che giấu thông tin an toàn và hiệu quả, ngoài việc phải có thuật toán giấu tin tốt, giao thức liên lạc đảm bảo, phương tiện chứa phù hợp cũng là yếu tố quan trọng.
10 Phương tiện chứa trước khi giấu tin có thể là bất kỳ dạng dữ liệu nào mà máy tính có thể đọc được như file hình ảnh, âm thanh số, bản tin dạng text, … Nhưng phương tiện chứa phải có đủ lượng thông tin dư thừa tối thiểu, để có thể giấu thông tin, vì dữ liệu khi biến đổi để giấu tin, có thể bị phát hiện. Có hai yêu cầu đặt ra với phương tiện chứa: - Phương tiện chứa tin phải được giữ bí mật. - Không sử dụng phương tiện chứa tin đến lần thứ hai. Yêu cầu thứ nhất để tránh kẻ tấn công có phương tiện chứa đó, thì việc giấu tin trở lên vô nghĩa. Yêu cầu thứ hai để tránh kể tấn công có thể so sánh hai phiên bản phương tiện chứa nó, để phát hiện những chỗ khác nhau, dẫn đến nghi ngờ về một liên lạc bí mật. Do đó phải hủy toàn bộ các phương tiện chứa đã được dùng tại phía người gửi, và phương tiện chứa sau khi đã tách lấy thông tin ở người nhận. Để tránh việc nghi ngờ của kẻ tấn công, phương tiện chứa trước khi giấu tin và sau khi giấu tin, phải đảm bảo giống nhau về mặt tri giác, sau đó mới đến các yêu cầu về thuộc tính thống kê, về chất lượng, … Có thể sử dụng nhiều loại phương tiện chứa khác nhau, nhưng vì lý do phổ biến và dễ thực hiện, ảnh luôn được coi là phương tiện chứa chủ yếu. - Thông tin cần che giấu Thông điệp mà hai đối tác cần trao đổi, có thể là bất cứ loại dữ liệu nào. Với kỹ thuật hiện nay, có thể giấu nhiều loại dữ liệu trong phương tiện chứa. Do yêu cầu an toàn, kích thước của phương tiện chứa phải lớn hơn rất nhiều kích thước của thông điệp, nên thông điệp dạng text (có kích thước nhỏ) thường được dùng nhiều nhất. Tuy nhiên người ta có thể giấu cả ảnh, bản đồ với yêu cầu ở mức độ cần thiết, phương tiện chứa là ảnh hay bản đồ khác.
11 - Khóa giấu tin Khóa giấu tin là thành phần quan trọng quyết định độ bảo mật của hệ thống giấu tin. Khóa giấu tin có thể phân loại theo hình thức phân phối và có hai hình thức: Phân phối khóa: Một trung tâm sản xuất, phân phối khóa tới các đối tác liên lạc theo một kênh an toàn. Cách làm này khá phức tạp vì đòi hỏi một kênh an toàn để chuyển khóa, khi các đối tác ở xa thì việc chuyển khóa là một vấn đề đáng quan tâm. Thỏa thuận khóa: Hai đối tác có thể trực tiếp thỏa thuận khóa với nhau hay thông qua một trung tâm. Khóa được quy ước lấy từ cơ sở dữ liệu nào đó mà hai phía cùng sở hữu. Cách làm này tuy có một số yếu tố bất lợi, nhưng thực hiện đơn giản hơn so với trao đổi khóa. Trong giấu tin bí mật có thể dùng cả khóa bí mật và khóa công khai.Để đảm bảo bí mật liên lạc, khóa giấu tin cần đáp ứng được hai yêu cầu:  Một là khóa giấu tin phải đảm bảo “tính tri giác”, tức là khóa phải góp phần thông tin giấu, để tránh bị đối phương phát hiện.  Hai là khóa đồng thời phải đủ mạnh, để nếu đối phương có nghi ngờ và kiểm tra phương tiện chứa, cũng “khó” thể lấy được thông tin giấu trong đó. Giấu thông tin vào phương tiện chứa (hình 1.4) và tách lấy thông tin (hình 1.5) là hai quá trình trái ngược nhau. 1.1.4.2. Quá trình giấu tin: Thuật toán giấu tin được dùng để giấu thông tin (là một lượng thông tin mang một ý nghĩa nào đó tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng) vào một phương tiện chứa (bao gồm các đối tượng được dùng làm môi trường để giấu tin như văn bản, audio, video, ảnh…) Thông tin sẽ được giấu vào trong phương tiện chứa nhờ một bộ nhúng. Bộ nhúng là những chương trình theo những thuật toán để giấu tin và được thực hiện với một khoá bí mật được
12 dùng chung bởi người mã và người giải mã, việc giải mã thông tin chỉ có thể thực hiện được khi có khoá bí mật giống như các hệ mã mật cổ điển. Sau khi giấu tin ta thu được phương tiện chứa đã giấu và được phân phối trên các môi trường khác nhau. Hình 1.4: Lược đồ chung cho quá trình giấu tin. 1.1.4.3. Quá trình tách tin: Bộ giải mã thực hiện quá trình giải mã trên phương tiện chứa đã chứa dữ liệu và trả lại thông điệp ẩn trong đó. Quá trình giải mã được thực hiện thông qua một bộ giải mã tương ứng với bộ nhúng thông tin cùng với khóa của quá trình nhúng. Kết quả thu được gồm phương tiện chứa gốc và thông tin đã giấu. Tùy trường hợp, thông tin nhận được có thể cần xử lí, kiểm định so sánh với thông tin giấu ban đầu. Hình 1.5. Sơ đồ quá trình giải mã
13 1.1.5. Môi trường giấu tin. 1.1.5.1 Giấu tin trong ảnh số (Data Hiding in Image) Giấu thông tin trong ảnh hiện nay 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, hơn nữa giấu thông tin trong ảnh cũng đóng vai trò hết sức quan trọng đối với hầu hết các ứng dụng bảo vệ an toàn thông tin như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả, điều khiển truy cập, giấu thông tin mật... 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 thông tin có ý nghĩa. Ngày nay, khi ảnh số đã được sử dụng khá phổ biến, thì giấu thông tin trong ảnh đã đem lại nhiều ứng dụng quan trọng trên các lĩnh vực của đời sống xã hội. Một trong số ứng dụng về nhận diện thẻ chứng minh, thẻ căn cước, hộ chiếu..., người ta có thể giấu thông tin trên các ảnh thẻ để xác định thông tin thực. Một đặc điểm của giấu thông tin trong ảnh đó là thông tin được giấu một cách “vô hình”. Nó như là cách thức truyền thông tin mật cho nhau mà người khác không thể biết được, bởi sau khi giấu thông tin thì chất lượng ảnh gần như không thay đổi, đặc biệt đối với ảnh màu hay ảnh xám. 1.1.5.2. Giấu tin trong audio[3][5] Kỹ thuật giấu thông tin trong audio phụ thuộc vào hệ thống thính giác của con người (HAS - Human Auditory System). HAS cảm nhận được các tín hiệu ở dải tần rộng và công suất thay đổi lớn, nhưng lại kém trong việc phát hiện sự khác biệt nhỏ giữa các dải tần và công suất. Điều này có nghĩa là, các âm thanh to, cao tần có thể che giấu được các âm thanh nhỏ thấp một cách dễ dàng. Kênh truyền tin cũng là một vấn đề. Kênh truyền hay băng thông chậm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thông tin sau khi giấu. Giấu thông tin trong audio yêu cầu rất cao về tính đồng bộ và tính an toàn của thông tin.