Nghiên cứu xây dựng một phương pháp giấu tin đơn giản, an toàn

Nghiên cứu xây dựng một phương pháp giấu tin đơn giản, an toàn Đỗ Minh Đức Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Hệ thống thông tin; Mã số: 60 48 05 Người hướng dẫn: TS.. H

Nghiên cứu xây dựng một phương pháp giấu

tin đơn giản, an toàn

Đỗ Minh Đức

Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Hệ thống thông tin; Mã số: 60 48 05

Người hướng dẫn: TS Hồ Văn Canh

Năm bảo vệ: 2011

Abstract: Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực giấu tin, những khái niệm cơ bản, ứng

dụng thực tiễn của giấu thông tin trong môi trường đa phương tiện Phân tích và tìm hiểu một số thuật toán giấu tin trong ảnh tĩnh Đồng thời, phân tích khả năng tấn công

hệ giấu tin mật sử dụng ảnh bitmap làm môi trường giấu tin Đề xuất một phương pháp giấu tin trong ảnh bitmap 24 bit mầu: ứng dụng lý thuyết đại số tuyến tính để xây dựng thuật toán mã hóa thông điệp trước khi giấu; Ứng dụng phương pháp mã hóa Rijndael để bảo đảm tốt nhất yêu cầu bảo mật thông tin; Thử nghiệm mô hình giấu tin trong ảnh bitmap 24 bit mầu với thông tin trước khi giấu được mã hóa theo tiêu chuẩn

mã hóa AES (Thuật toán Rijndael sử dụng khóa 128 bit) Phân tích, đánh giá kết quả giấu tin của mô hình bằng phương pháp phân tích trực quan và phương pháp thống kê

sử dụng tiêu chuẩn Khi bình phương (Chi-square)

Keywords: Giấu tin; Hệ thống thông tin; Tin học; An toàn dữ liệu

Content

Trong những năm qua, chúng ta chứng kiến sự tiến bộ mạnh mẽ của khoa học - công nghệ nói chung và ngành Công nghệ thông tin nói riêng Hưởng lợi từ những kết quả đó, không chỉ trong lĩnh vực dân sự, mà trong lĩnh vực An ninh - Quốc phòng, cũng tận dụng tối

đa những thành tựu của ngành Công nghệ thông tin để phục vụ yêu cầu công tác Sự đa dạng của của môi trường thông tin trên Internet đã mở ra những kênh liên lạc, các dịch vụ trao đổi thông tin hết sức phong phú

Xuất phát từ thực tiễn và yêu cầu công tác của ngành công an, một mặt phải tìm hiểu phương pháp phân tích những thông tin bí mật, phương thức liên lạc mà đối tượng che giấu Mặt khác, cũng phải nghiên cứu phương pháp bảo vệ kênh liên lạc phục vụ công tác nghiệp

vụ của lực lượng bí mật Trong luận văn này, tập trung nghiên cứu và giải quyết những vấn đề

cụ thể sau:

1 Nghiên cứu tổng quan về lĩnh vực giấu tin, những khái niệm cơ bản, ứng dụng thực tiễn của giấu thông tin trong môi trường đa phương tiện;

2 Nghiên cứu, phân tích và tìm hiểu một số thuật toán giấu tin trong ảnh tĩnh Đồng thời, phân tích khả năng tấn công hệ giấu tin mật sử dụng ảnh bitmap làm môi trường giấu tin;

3 Đề xuất một phương pháp giấu tin trong ảnh bitmap 24 bit mầu:

- Trong đó, ứng dụng lý thuyết đại số tuyến tính để xây dựng thuật toán mã hóa thông điệp trước khi giấu; Ứng dụng phương pháp mã hóa Rijndael để bảo đảm tốt nhất yêu cầu bảo mật thông tin;

- Thử nghiệm mô hình giấu tin trong ảnh bitmap 24 bit mầu với thông tin trước khi giấu được mã hóa theo tiêu chuẩn mã hóa AES (Thuật toán Rijndael sử dụng khóa 128 bit)

- Phân tích, đánh giá kết quả giấu tin của mô hình bằng phương pháp phân tích trực quan và phương pháp thống kê sử dụng tiêu chuẩn Khi bình phương (Chi-square)

GIỚI THIỆU BÀI TOÁN

Xuất phát từ thực tiễn và yêu cầu công tác của ngành công an, một mặt phải tìm hiểu phương pháp phân tích những thông tin bí mật, phương thức liên lạc mà đối tượng che giấu Mặt khác, cũng phải nghiên cứu phương pháp bảo vệ kênh liên lạc phục vụ công tác nghiệp vụ của lực lượng bí mật Luận văn đã đề ra mục tiêu cần giải quyết cụ thể như sau:

- Nghiên cứu giấu tin mật trong ảnh bitmap 24 bit mầu;

- Trong trường hợp thuật toán giấu tin bị phá vỡ thì đối phương cũng không giải mã được tin mật

NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn nghiên cứu một số phương pháp giấu tin trong môi trường ảnh, phân tích một số thuật toán giấu tin trong ảnh đen trắng, ảnh đa cấp xám và ảnh bitmap 24 bit mầu; Nghiên cứu một số phương pháp phân tích ảnh có tin giấu; Đề xuất phương pháp mã hóa thông tin dựa trên lý thuyết đại số tuyến tính, sử dụng tính chất ma trận nghịch đảo để sinh khóa mã và khóa giải mã tin mật Nghiên cứu xây dựng thuật toán giấu tin vào các bít LSB của ảnh bitmap 24 bit Đề xuất tích hợp hệ giấu tin mật với phương pháp mã hóa sử dụng tiêu chuẩn mã hóa nâng cao AES để bảo đảm an toàn cao nhất cho thông điệp bí mật trong trường hợp thuật toán giấu tin bị tấn công

Luận văn đã thực hiện xây dựng chương trình thử nghiệm giấu/tách tin mật kết hợp với mã hóa tin mật bằng phương pháp Rijndael Đồng thời, thử nghiệm tấn công ảnh có tin giấu bằng phương pháp tăng cường bit LSB và phương pháp tấn công sử dụng tiêu chuẩn thống kê Khi bình phương

KẾT LUẬN

Giấu tin là một lĩnh vực nghiên cứu rộng, môi trường giấu tin đa dạng, các phương pháp giấu tin trong môi trường ảnh chủ yếu tập trung nhiều vào việc giấu tin trong các bit có trọng số thấp Luận văn này đã tìm hiểu, phân tích một số thuật toán giấu tin trong ảnh đen trắng, ảnh

đa cấp xám và ảnh mầu bitmap 24 bit Đồng thời, luận văn cũng nghiên cứu một số phương pháp phân tích ảnh có tin giấu: phân tích trực quan, phân tích dựa trên tiêu chuẩn thống kê

Khi bình phương, để làm cơ sở đánh giá thuật toán giấu tin đã đề xuất

Mặt khác, luận văn cũng nghiên cứu và đề xuất một phương pháp mã hóa thông tin sử dụng

ma trận trên kích thước 8x8 và tính chất nghịch đảo của ma trận để sinh khóa mã và khóa giải

mã Phương pháp này có ưu điểm, cho phép người nhận tin mật sử dụng tính chất ma trận nghịch đảo A-1

để mã hóa, gửi tin cho trung tâm mà không cần phải biết ma trận A

Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng bảo mật thông tin kể cả trong trường hợp thuật toán giấu tin bị phá vỡ, đối phương cũng không giải mã được tin mật Đáp ứng mục tiêu đề ra, luận văn đã tìm hiểu tiểu chuẩn mã hóa hiện đại AES, áp dụng phương pháp mã hóa Rijndael để nâng cao tính bảo mật thông tin

Luận văn đã xây dựng được chương trình giấu tin mật kết hợp mã hóa bằng phương pháp Rijndael (AES) Chương trình đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra của bài toán

Hướng nghiên cứu tiếp theo: Để hoàn thiện hơn nữa chương trình giấu tin mật kết hợp với

mật mã, cần phải nghiên cứu giấu tin trong các loại ảnh khác như: JPEG, TIF, GIF, Và

nghiên cứu tích hợp khả năng trao đổi khóa trên mạng an

toàn, bí mật

References

[1] Nguyễn Xuân Huy, Trần Quốc Dũng (2003), Giáo trình giấu tin và thủy vân ảnh, Hà Nội [2] Trịnh Nhật Tiến (2008), Giáo trình an toàn dữ liệu, Hà Nội

[3] Trần Minh Triết, Dương Anh Đức (2005), Thuật toán mã hóa và ứng dụng, Thành phố

Hồ Chí Minh

[4] Ingemar J.Cox, Matthew L.Miller, Jeffrey A Bloom, Jessica Fridrich, Tom Kalker,

Digital Watermarking and Steganography,Second Edition (2010), Morgan Kaufmann

[5] William Stallings, Cryptography and Network Security, fifth edition(2011), Prentice Hall [6] Y.Kim, Z.Duric, D.Richards: Modified Matrix encoding technique for minimal distortion Steganography, in: Camenisch, J.L., Collerg, C.S, Johnson, N.F, Sallee, IH 2006, LNCS, Vol.4437, Springer, Heideberg (2007)

[7] D.Faddeev, I.Sominsky: Problems in Higher Algebra, MIR Publishers, Moscow, 1973 [8] Christy A Stenley (2005), Pairs of Values and the Chi-squared Attack, Department of Mathematic, Iowa State University

[9] Serge Larg (1972): Linear Algebra, Addison-Wesley Pubblishing company

[10] StegSecret(2007) A simple steganalysis tool: http://stegsecret.sourceforge.net/

[11] Analyzing steganography softwares: http://guillermito2.net/stegano/index.html

[12] Use steganography to hide encrypted messages in an image in C#:

http://blog.csharphelper.com/2010/12/12/use-steganography-to-hide-encrypted-messages-in-an-image-in-c.aspx

[13] Corinna John, Steganography Variable Data Density:

http://steganografie.eu/index.php?article=12&language=e

[14] Don't Roundtrip Ciphertext Via a String Encoding:

http://blogs.msdn.com/b/shawnfa/archive/2005/11/10/491431.aspx