Đồ Án Ứng dụng giấu tin trong mã hóa và xác thực

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT 4
LỜI MỞ ĐẦU 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN GIẤU TIN VÀ CƠ SỞ TOÁN HỌC 10
1.1. Bài toán giấu tin và vai trò 10
1.1.1. Bài toán giấu tin 10
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin 13
1.1.3. Mô hình giấu tin cơ bản 15
1.1.4. Các ứng dụng của kỹ thuật giấu tin 16
1.2. Giấu tin trong ảnh và các đặc trưng 18
1.2.1. Giấu tin trong ảnh 18
1.2.2. Các đặc trưng cơ bản 19
1.3. Cơ sở toán học 22
1.3.1. Lý thuyết đồng dư modulo 22
1.3.2. Lý thuyết module 24
CHƯƠNG 2. GIẤU TIN TRÊN ẢNH NHỊ PHÂN 30
2.1. Giới thiệu về giấu tin trong ảnh nhị phân 30
2.2. Giấu tin theo khối bit đơn giản 30
2.3. Thuật toán giấu tin Wu-Lee 31
2.4. Thuật toán giấu tin Chen-Pan-Tseng 32
2.5. Thuật toán giấu tin CPTE 35
CHƯƠNG 3. GIẤU TIN TRÊN ẢNH MÀU, ẢNH XÁM 39
3.1. Phương pháp LSB 39
3.2. Phương pháp chẵn lẻ giấu tin trên ảnh chỉ số 40
3.3. Phương pháp định vị giai thừa giấu tin trên ảnh GIF 42
3.4. Thuật toán giấu tin trong ảnh xám 43
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 46
4.1. Tổng quan về ảnh số 46
4.2. Cài đặt thuật toán CPTE 50
4.3. Ứng dụng giấu tin trong mã hóa 53
4.3.1. Thiết kế chương trình giấu tin 54
4.3.2. Thiết kế bộ mã hóa 56
4.4. Ứng dụng giấu tin xây dựng giao thức xác thực 57
4.4.1. Phát biểu bài toán thực tế ứng dụng mô hình 58
4.4.2. Khái niệm giao thức 60
4.4.3. Giao thức bắt tay sử dụng phương pháp giấu tin 61
4.4.4. Phân tích độ an toàn của hệ thống 66
4.5. Giới thiệu chương trình thử nghiệm 67
4.5.1. Tóm tắt kết quả 67
4.5.2. Chương trình giấu tin 68
4.5.3. Chương trình xác thực người dùng 72
KẾT LUẬN 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80
LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật trên nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong lĩnh vực đa phương tiện giúp cho các hệ thống sản xuất, quản lý và phân phối các sản phẩm: hình ảnh, âm thanh, tài liệu văn bản là rất dễ dàng. Cùng với sự phổ biến rộng rãi các mạng internet tốc độ cao làm cho quá trình phân phối chúng trở nên nhanh chóng và thuận tiện, đem lại những thuận lợi to lớn thông qua các hệ thống thương mại điện tử.
Trên môi trường mở, nhanh chóng và tiện nghi như vậy, việc tìm kiếm, sao chép thông tin trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Những phiên bản sao chép hoàn hảo, các kỹ thuật thay thế, sửa đổi tinh vi, cộng với sự lưu thông phân phối trên mạng của các dữ liệu đa phương tiện đã phát sinh ra nhiều vấn đề nhức nhối về nạn ăn cắp bản quyền, phân phối bất hợp pháp, giả mạo, xuyên tạc,
Tình trạng vi phạm bản quyền số đang xảy ra hàng ngày, hàng giờ một cách liên tục. 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, các công ty công nghệ lớn trên thế giới đã và đang thực hiện các giải pháp kỹ thuật kiểm soát bản quyền số. Một trong những vấn đề được đặt ra là làm sao bảo vệ quyền sở hữu đối với các sản phẩm đa phương tiện này.
Đứng trước tình hình đó vấn đề về bảo mật thông tin hiện nay luôn nhận được sự quan tâm đặc biệt trong nhiều lĩnh vực. Đã có nhiều phương pháp để bảo mật thông tin, một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến để bảo vệ quyền sở hữu đối với nội dung của các sản phẩm đa phương tiện là mã hoá. Nội dung của sản phẩm đó được mã hoá và gửi cho người sử dụng. Người sử dụng chỉ đọc được các thông tin này khi nhận được khoá giải mã đi kèm. Phương pháp mã hoá trên chỉ hiệu quả trong việc truyền thông tin nhưng không hiệu quả trong việc bảo vệ quyền sở hữu. Sau khi sản phẩm được giải mã, người dùng ngoài việc lưu trữ còn có thể nhân bản và phân phối lại.
Giấu tin là phương pháp đã và đang tiếp tục được nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh mẽ. Đây là phương pháp mới và phức tạp nó đang được xem như một công nghệ cốt lõi cho vấn đề bảo vệ bản quyền, chống nhân bản bất hợp pháp, chống lại truy cập trái phép, chống xuyên tạc, chống giả mạo thông tin, xác thực thông tin và điều khiển truy cập ứng dụng trong an toàn và bảo mật thông tin.
Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hoá thông tin và giấu tin là phương pháp mã hoá làm cho các thông tin hiện rõ là nó có được mã hoá hay không còn đối với phương pháp giấu tin thì người ta sẽ khó biết được là có thông tin giấu bên trong do tính chất ẩn hình (invisible) của thông tin được giấu. Các phương pháp mã hóa thường thu hút sự chú ý, một khi những thông tin mã hoá bị phát hiện thì những tên tin tặc sẽ tìm mọi cách để triệt phá. Và cuộc chạy đua giữa những người bảo vệ thông tin và bọn tin tặc vẫn chưa kết thúc tuyệt đối về bên nào. Trong hoàn cảnh đó thì giấu tin trở thành một phương pháp hữu hiệu để che giấu tin làm cho tin tặc không thể phát hiện.
Trên cơ sở ứng dụng đa dạng, đặc tính nổi bật của giấu tin cùng với xuất phát từ các yêu cầu dự án thực tế “Xây dựng giao thức bảo vệ đề thi trắc nghiệm trên môi trường Wireless” mà tác giả đã được tiếp cận và đã lựa chọn đề tài “Ứng dụng giấu tin trong mã hóa và xác thực” làm đồ án tốt nghiệp của mình.
Đồ án trình bày tổng quan về giấu tin, một số phương pháp giấu tin, giới thiệu một phương pháp giấu tin mới vào trong ảnh xám dựa trên tiếp cận của lý thuyết module. Xây dựng ứng dụng giấu tin kết hợp mã hóa, thiết kế và cài đặt giao thức xác thực người dùng trên môi trường mạng sử dụng phương pháp giấu tin để làm tăng độ an toàn cho người dùng tham gia vào một hệ thống cần có sự xác minh người sử dụng, hoặc có các giao dịch yêu cầu độ an toàn cao có khả năng phát hiện và chống lại được sự giả mạo.
Đồ án bao gồm các nội dung sau:
Phần 1. Mở đầu
Sơ lược về bối cảnh mạng máy tính hiện nay, mức độ an toàn dữ liệu. Phương hướng, phạm vi nghiên cứu và giải pháp tiếp cận, từ đó đặt ra nhiệm vụ của đồ án.
Phần 2. Nội dung chính, bao gồm có 4 chương
Chương 1: Tổng quan giấu tin và cơ sở toán học
Giới thiệu tổng quan về giấu tin, một số khái niệm cơ bản. Phân loại và trình bày một số kỹ thuật giấu tin cơ bản, các yêu cầu đối với bài toán giấu tin và một số ứng dụng của giấu tin. Đồng thời trình bày các khái niệm cơ bản lý thuyết đồng dư modulo và lý thuyết module làm cơ sở để trình bày các thuật toán giấu tin.
Chương 2: Giấu tin trong ảnh nhị phân
Trình bày một số phương pháp, kĩ thuật giấu tin trên ảnh nhị phân định dạng ảnh Bitmap.
Chương 3: Giấu tin trong ảnh màu, ảnh xám
Trình bày một số phương pháp, kĩ thuật giấu tin trên ảnh màu, ảnh xám định dạng ảnh Bitmap.
Chương 4: Xây dựng chương trình ứng dụng
Đề cập đến một số vấn đề bảo mật an toàn thông tin, thiết kế và xây dựng giải pháp ứng dụng giấu tin vào trong ứng dụng mã hóa và xác thực người sử dụng.
Phần 3. Kết luận
Phần 4. Tài liệu tham khảo