Thạc Sĩ Thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ dựa trên kỹ thuật tối ưu hoá áp dụng giải thuật di truyền

MỞ ĐẦU



1. Lý do lựa chọn đề tài

2. Mục tiêu nghiên cứu

3. Phạm vi nghiên cứu

4. Phương pháp nghiên cứu

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

6. Cấu trúc của luận văn


1. Lý do lựa chọn đề tài

Ngày nay, các ứng dụng và các sản phẩm số trong đó bao gồm cả các cơ sở dữ liệu quan hệ được phát triển và phân phối rộng khắp trong môi trường Internet, vì vậy việc chứng minh quyền sở hữu đối với các sản phẩm này sau khi chuyển giao là một vấn đề rất cần thiết. Việc thực thi quyền sở hữu dữ liệu là một yêu cầu quan trọng đòi hỏi các giải pháp đồng bộ, bao gồm các khía cạnh về kỹ thuật, về tổ chức, và cả luật pháp. Mặc dù vẫn chưa có được những giải pháp toàn diện như vậy nhưng trong các năm gần đây, các kỹ thuật thuỷ vân đã đóng một vai trò quyết định nhằm giải quyết vấn đề về quyền sở hữu này.

Hiện nay, mới chỉ có một vài cách tiếp cận đối với bài toán thuỷ vân dữ liệu quan hệ được đề xuất. Tuy nhiên, những kỹ thuật này không bền vững trước các tấn công thông thường và các tấn công gây hại, vì vậy cần có một kỹ thuật thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ có độ bền vững cao hơn nhất là đối với các tấn công xoá, sửa, và chèn các bản ghi.
Luận văn “Thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ dựa trên kỹ thuật tối ưu hoá áp dụng giải thuật di truyền” trình bày kỹ thuật thuỷ vân cơ sở dữ liệu
dựa vào kỹ thuật tối ưu hoá. Kỹ thuật này phải đảm bảo bền vững trước các tấn công thêm, bớt và thay đổi giá trị của các bộ trong quan hệ.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là đi sâu nghiên cứu kỹ thuật tối ưu hoá để mã hoá và giải mã thuỷ vân. Trong đó tập trung nghiên cứu kỹ thuật phân hoạch dữ liệu không phụ thuộc vào các bộ được đánh dấu để định vị các phân hoạch; nghiên cứu cách giải bài toán tối ưu bằng giải thuật di truyền với các ràng buộc trên thuộc tính được chọn để tiến hành thủy vân, và nghiên cứu kỹ thuật phát hiện thủy vân dựa vào một ngưỡng tối ưu.

3. Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đi sâu nghiên cứu về mặt lý thuyết của thuỷ vân và áp dụng cho cơ sở dữ liệu quan hệ.

Nghiên cứu về cơ chế mã hoá và giải mã thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan

hệ dựa trên kỹ thuật tối ưu hoá áp dụng thuật toán di truyền.


4. Phương pháp nghiên cứu

Luận văn này là luận văn thuộc ngành kỹ thuật chuyên ngành khoa học máy tính nên phương pháp nghiên cứu chủ yếu ở đây là phương pháp tiếp cận lý thuyết, sau đó áp dụng lý thuyết vào một ngôn ngữ lập trình cụ thể để kiểm chứng. Dựa trên những kết quả kiểm chứng đó để đưa ra các kết luận và các đề xuất nhằm hoàn thành mục tiêu nghiên cứu của luận văn.

Cụ thể trong luận văn này, tác giả lấy thông tin tiêu thụ điện làm cơ sở dữ liệu phục vụ cho nghiên cứu; nghiên cứu về lý thuyết thuỷ vân; nghiên cứu về cách giải bài toán tối ưu hoá bằng giải thuật di truyền; sử dụng phần mềm Matlab để lập trình kiểm chứng lý thuyết.


5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đưa ra cơ sở khoa học của việc áp dụng kỹ thuật tối ưu hoá để mã hoá và giải mã thuỷ vân trong đó sử dụng giải thuật di truyền để giải quyết bài toán tối ưu hoá.

Kết quả nghiên cứu của đề tài rất có ý nghĩa trong việc chứng minh quyền sở hữu đối với các sản phẩm số hoá, đặc biệt là trong cơ sở dữ liệu quan hệ sau khi đã phân phối hoặc chuyển giao. Đồng thời việc chứng minh quyền sở hữu này cũng là một vấn đề rất quan trọng trong môi trường ứng dụng dựa trên Internet nhằm phát tán và truyền tải thông tin.

6. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận văn được trình bày thành ba

chương như sau:

- Chương 1. Tổng quan về thuỷ vân và giải thuật di truyền.

Chương này chủ yếu trình bày về các thông tin cơ bản của kỹ thuật giấu tin, các khái niệm cơ bản về thuỷ vân và ứng dụng thực tiễn của thuỷ vân, sơ lược về giải thuật di truyền.

- Chương 2. Thực trạng nghiên cứu về thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ.

Chương này chủ yếu trình bày về thực trạng nghiên cứu về thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ ở trong nước và trên thế giới.

- Chương 3. Nội dung và các kết quả nghiên cứu.

Chương này đi sâu mô tả chi tiết lý thuyết các bước tiến hành thí nghiệm áp dụng kỹ thuật tối ưu hoá cho mã hoá và giải mã thuỷ vân số.



MỤC LỤC


MỤC LỤC . 1
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ . 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . 5
MỞ ĐẦU . 6
1. Lý do lựa chọn đề tài . 6
2. Mục tiêu nghiên cứu 7
3. Phạm vi nghiên cứu . 7
4. Phương pháp nghiên cứu 7
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài . 8
6. Cấu trúc của luận văn . 8
CHưƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ THUỶ VÂN VÀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN 9
1.1. Cơ bản về kỹ thuật giấu tin . 10
1.1.1. Khái niệm về giấu tin 10
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin 10
1.1.3. Mục đích của giấu tin . 12
1.1.4. Môi trường giấu tin . 12
1.2. Cơ bản về thuỷ vân . 14
1.2.1. Khái niệm thuỷ vân . 14
1.2.2. Một số vấn đề có liên quan đến thuỷ vân . 16
1.2.3. Khái niệm thuỷ vân cơ sở dữ liệu 17
1.3. Một số ứng dụng của thuỷ vân 18
1.3.1. Bảo vệ bản quyền tác giả (copyright protection) . 18
1.3.2. Phát hiện xuyên tạc thông tin (authentication and tamper detection) . 18
1.3.3. Lấy dấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting and labeling) . 19
1.3.4. Điều khiển thiết bị (Device control) 19
1.3.5. Theo dõi quá trình sử dụng (Tracking) 19
1.3.6. Theo dõi truyền thông (Broadcast Monitoring) . 19
1.3.7. Truyền tin bí mật (Concealed Communication) . 20
1.4. Giải thuật di truyền 20
CHưƠNG 2 – THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU THUỶ VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ 22
2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước . 22
2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 22
2.2.1. Theo kiểu dữ liệu (Data type) 23
2.2.2. Theo kiểu biến dạng (Distortion) 23
2.2.3. Theo độ nhạy (Sensitivity) . 24
2.2.4. Theo thông tin thuỷ vân (watermark information) . 25
2.2.5. Tính kiểm tra được 26
2.2.6. Theo cấu trúc dữ liệu (Data structure) 27
CHưƠNG 3 – NỘI DUNG VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU . 29
3.1. Phân hoạch dữ liệu 29
3.2. Nhúng thuỷ vân 33
3.2.1. Mã hoá bit đơn . 34
3.2.2. Áp dụng giải thuật di truyền giải bài toán tối ưu . 38
3.2.3. Thuật toán nhúng thuỷ vân 41
3.2.4. Đánh giá ngưỡng giải mã . 42
3.3. Giải mã thuỷ vân 46
3.4. Kết quả thực nghiệm 48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52
PHỤ LỤC . 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57



DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ

MSB (Most significant bit): Bit ý nghĩa nhất

LSB (Least significant bit): Bit ít ý nghĩa nhất

MAC (Message Authentication Code) : Mã xác thực thông điệp

GA (Genetic Algorithms): Giải thuật di truyền

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


Hình 1.1. 1. Một cách phân loại kỹ thuật giấu tin . 11

Hình 3. 1. Cách phân hoạch bộ dữ liệu . 32

Hình 3. 2. Thống kê phân bố tập Xmax, Xmin và cách lấy ngưỡng T* 45

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


Bảng 1. Danh mục các ký hiệu 30

Bảng 2. Thống kê các tấn công với số lần tấn công là 20 . 51