Câu hỏi ôn tập kỹ thuật giấu tin có đáp án

- Nguyên lý ẩn mã Tóm tắt: - Alice, người muốn chia sẽ thông điệp bí mật m cho Bob, chọn nẫu nhiên một thông điệp vô hại bất kì c, gọi là vật phủ - Thông điệp c có thể được truyền đến Bo

Mục lục

Câu 1 : Trình bày sơ đồ về nguyên lý của ẩn mã? Giải thích ý nghĩa của dãy ngẫu nhiên lấy từ vật phủ? 2 Câu 2: Nêu khái niệm về thủy vân? So sánh thủy vân với ẩn mã 4 Câu 3: Định nghĩa ẩn mã khóa bí mật Tại sao lực lượng vật phủ ít nhất phải bằng lực lượng của thông điệp? 5 Câu 5:Khái niệm LSB, ưu nhược điểm 6 Câu 6: vẽ sơ đồ kết hợp ẩn mã và mật mã có sửa vật phủ.Mô hình này có ưu điểm gì so với mô hình ẩn

mã thông thường 6 Câu 7: Trình bày các tính chất của một hệ thống thủy vân số Tính chất nào là quan trọng nhất? Tại sao? 7 Câu 9: Phân loại thủy vân? Thủy vân ẩn có là thủy vân trên ảnh không? Tại sao? 8 Câu 10: thế nào là vật phủ, vật ẩn mã? Khi ẩn mã cần dùng khóa không? Tại sao? 9 Câu 11 : Liên quan đến thuật toán Wu-Lee 9 Câu 12 : <bỏ> Hãy trình bày quá trình nhúng (trích xuất) của thuật toán giấu và tìm kiếm ngẫu nhiên bằng cách thay thế LSB trên miền không gian Nếu yêu cầu giấu tin với tỉ lệ nhúng là p% so với kích cỡ ảnh thì thuật toán cần thay đổi như thế nào? 9 Câu 13 : Tại sao trong thuật toán Jsteg ko được nhúng tin và các hệ số DC, AC = 0 hoặc = 1? Thuật toán nhúng Jsteg có an toàn hơn so với thuật toán giấu và tìm kiếm tuần tự trên LSB? Vì sao? 10 Câu 14: Nêu sự khác biệt giữa kĩ thuật nhúng tin trên miền không gian và tần số ảnh Nếu ưu nhược điểm của kĩ thuật nhúng trên miền không gian và tần số 11

Câu 1 : Trình bày sơ đồ về nguyên lý của ẩn mã? Giải thích ý nghĩa của dãy ngẫu nhiên lấy từ vật phủ?

- Khái niệm: ẩn mã học (steganography) là một nghệ thuật và khoa học của việc chuyển thông tin bí mật theo cách mà chính sự tồn tại của thông tin bí mật cần chuyển là không bị phát hiện ra (còn gọi là giấu tin)

o Đối tượng dùng để ẩn mã gọi là môi trường chứa, vật chứa, vật phủ, vật gốc Thường sử dụng ảnh số, âm thanh số, văn bản, kênh liên lạc khóa

số

o Vật sau khi được ẩn mã gọi là vật mang tin hay vật ẩn mã

o Vật phủ và vật ẩn mã có bề ngoài không khác nhau

- Nguyên lý ẩn mã

Tóm tắt:

- Alice, người muốn chia sẽ thông điệp bí mật m cho Bob, chọn nẫu nhiên một thông điệp vô hại bất kì c, gọi là vật phủ

- Thông điệp c có thể được truyền đến Bob mà không bị nghi ngờ

- Sau đó Alice gắn thông điệp bí mật vào trong c cùng với một dãy ngẫu nhiên

r (r là các bit lấy ngẫu nhiên từ c) và áp dụng bộ sinh khóa (nếu trong phương pháp có sử dụng khóa), để thay đổi vật phủ c thành vật có chứa tin s Điều này phải được làm một cách cẩn thận sao cho một người thứ 3 chỉ biết thông điệp

s, không phát hiện được sự tồn tại của thông điệp bí mật m

- Sau đó Alice truyền s trên một kênh không an toàn và hi vọng Wendy không phát hiện được thông điệp kèm trong đó Bob có thể xây dựng lại m vì anh ta biết cách gắn thông tin sử dụng bởi Alice

- Quá trình tách thông tin này phải thực hiện được mà không cần vật phủ gốc

c

 Giải thích ý nghĩa của dãy ngẫu nhiên lấy từ vật phủ?

- Dãy ngẫu nhiên này được gọi là nhiễu

- Các thông tin mật có thể đưa vào nhiễu

- Trong thực tế, các dữ liệu nhiễu có ích trong hầu hết các ứng dụng mật mã học

Câu 2: Nêu khái niệm về thủy vân? Khái niệm ẩn mã? So sánh thủy vân với ẩn mã

 Khái niệm thủy vân số

- Thủy vân số là quá trình nhúng dữ liệu (thủy vân) vào một đối dược đa phương tiện nhằm mục đích đảm bảo tính xác thực nguồn gốc, an toàn và bảo vệ bản quyền của chủ sở hữu đối với dữ liệu chứa thông tin được nhúng

- Đối tượng đa phương tiện mà thủy vân được nhúng vào thường được gọi là vật chủ, vật phủ,vật gốc, dấu hiệu phủ, dấu hiệu chủ,…

- Vật phủ có thể ở nhiều dạng khác nhau: hình ảnh,âm thanh, video, văn bản,…

 Khái niệm ẩn mã:

- ẩn mã học là 1 nghệ thuật và khoa học của việc truyền thông tin bí mật theo cách k phát hiện ra chính sự tồn tại của thông tin bí mật đó

- Đối tượng dùng để ẩn mã dgl môi trường chứa, vật phủ, vật gốc,…

- Vật sau khi được ẩn mã dgl vật mang tin hoặc vật ẩn mã

So sánh ẩn mã và thủy vân số

- Mục đích: bảo vệ thông tin

- Giấu được càng nhiều thông tin

càng tốt, ứng dụng trong tuyền dữ

liệu thông tin mật

- Thông tin được giấu phải ẩn,

không cho người khác thấy được

bằng mắt thường

- Chỉ tiêu quan trọng nhất là dung

lượng tin được giấu

- Mục đích: bảo vệ môi trường giấu tin

- Chỉ cần thông tin đủ để đặc trưng cho bản quền của chủ sở hữu

- Thông tin giấu có thể ẩn hoặc hiện

- Chỉ tiêu quan trọng nhất là tính bền vững của tin được giấu

Câu 3: Định nghĩa ẩn mã khóa bí mật Tại sao lực lượng vật phủ ít nhất phải bằng

lực lượng của thông điệp?

- Ẩn mã khóa bí mật: tương tự hệ mật mã khóa đối xứng

▪ Bộ năm = (C, M, K, Dk, Ek) Trong đó:

• C: tập các vật phủ có thể:

• M: tập các thông điệp có thể: |C| >= |M|

• K: tập các khóa bí mật

• Hàm nhúng Ek: C x M x K -> C

• Hàm trích xuất Dk: C x K -> M với tính chất:

Dk (Ek (c, m, k) = với mọi m ∈ M và c C được gọi là hệ

ẩn mã hóa bí mật

- Vì nếu vật phủ không bằng được thông điệp cần giấu đi thì vật phủ đó coi

như không có giá trị và việc ẩn mã không thành công

Câu 4: Vẽ mô hình trích xuất cơ bản? Tại sao quá trình trích xuất có thể

không thu được vật phủ ban đầu?

Trích xuất thông tin

Môi trường đã giấu tin

+ Sau khi nhận được phương tiện chứa đã giấu tin, quá trình giải mã được

thực hiện thông qua một bộ giải mã tương ứng với bộ nhúng thông tin cùng

với khoá của quá trình nhúng

+ 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

Tại sao trích xuất không thu được vật chủ vì: Khi trích xuất, người nhận chỉ biết

vị trí nhúng và tách thông tin đó mà không biết nội dung ban đầu của vị trí nhúng

tin có bị thay đổi hay không Quá trình kiểm định thường sử dụng cho thủy vân số

Khóa giấu tin

Thông tin giấu Kiểm định

Câu 5:Khái niệm LSB, ưu nhược điểm

- Khái niệm: LSB là bit có trọng số thấp nhất: bit có ảnh hưởng ít nhất đến việc

quyết định màu sắc của mỗi điểm ảnh o Kỹ thuật LSB là kỹ thuật thay thế

những bit có số thấp nhất hay chèn thông tin cần giấu vào LSB

- Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp

- Nhược điểm: dễ bị tấn công

Câu 6: vẽ sơ đồ kết hợp ẩn mã và mật mã có sửa vật phủ.Mô hình này có ưu điểm

gì so với mô hình ẩn mã thông thường

Mô hình kết hợp ẩn mã và mật mã có sửa vật phủ

- Ý tưởng kết hợp ẩn mã với mật mã được đưa ra nhằm mục tiêu cải thienj các

kỹ thuật ẩn mã bằng các kết hợp các kỹ thuật ẩn mã hiện có

- Đầu tiên, người gửi sẽ mã hóa thông điệp bí mật bằng cách áp dụng một

phương pháp mật mã nào đó với khóa K (có thể có hoặc không) để tạo ra

thành một bản mã

- Người gửi tiếp tục sử dụng kỹ thuật ẩn mã để giấu đi sự tồn tại của nó trong

một vật phủ khác

- Người gửi vật phủ đã được nhúng tin trên kênh truyền không an toàn

- Người nhận sẽ trích xuất và giải mã (sử dụng khóa K nếu có) để thu được

thông điệp

- Mô hình này có thể tạo nên sự bảo vệ hai lớp, ngoài việc giấu đi nội dung thực

của thông điệp ban đầu bằng một phương pháp mật mã thì nhờ có ẩn mã mà

kẻ tấn công khó có thể biết được sự có mặt của bản mã đó trong vật phủ

 Ưu điểm: bảo vệ 2 lớp

Nhược điểm: cần phải thỏa thuận khóa

Câu 7: Trình bày các tính chất của một hệ thống thủy vân số Tính chất nào là quan trọng nhất? Tại sao?

Các tính chất cơ bản của thủy vân số:

• Bền vững: thủy vân bền vững phải không bị thay đổi trước các tác động xử lý cũng như các tấn công, đồng thời vẫn có theer phát hiện được sau khi xảy r các tác động hay tấn công

• Dung lượng nhúng: là số lượng thông tin có thể được giấu vào vật phủ Yêu cầu về dung lượng nhúng luôn phải xem xét hai yếu tố là tính bền vững và tính trong suốt

• Trong suốt: thủy vân số phải không thể cảm nhận được bằng giác quan thông thường của con người mà chỉ bị phát hiện thông qua việc xử lý đặc biệt Điều này không phù hợp với thủy vân hiện => tùy mục đích của hệ thống thủy vân

để lựa chọn phương pháp phù hợp để đạt được yêu cầu đặt ra

• An toàn: thủy vân số là dấu hiệu để định danh một cách chính xác, chỉ người

có thẩm quyền mới có thể phát hiện, trích xuất, sửa đổi thủy vân

• Chi phí tính toán: là độ phức tạp của thuật toán sử dụng trong mô hình thủy vân Là vấn đề quan trọng đặc biệt trong các ứng dụng giám sát truyền thông

do việc sản xuất đa phương tiện không được phép chậm và quá trình phát hiện thủy vân phải thực hiện với thời gian thực

 Tùy vào mục đích sử dụng để quyết định tính chất quan trong nhất: Thủy vân để chứng minh bản quyền thì tính chất quan trọng nhất là bền vững

Câu 9: Phân loại thủy vân? Thủy vân ẩn có là thủy vân trên ảnh không? Tại sao?

 Phân loại

 Dựa theo miền thực hiện:

o Thủy vân trên miền không gian: là thủy vân mà thực hiện nhúng trực tiếp vào giá trị của vật phủ

o Thủy vân trên miền tần số : là thủy vân mà thực hiện nhúng vào các hệ số tần

số tương ứng của các giá trị của vật phủ, trước khi nhúng cần biến đổi các giá trị của vật phủ sang miền tần số thông qua các phép biến đổi như DCT, DWT…

 Dựa theo môi trường chứa:

o Thủy vân trong ảnh

o Thủy vân trong âm thanh

o Thủy vân trong video

o Thủy vân trong văn bản

 Dựa theo sự cảm nhận của con người:

o Thủy vân ẩn: là thủy vân sau khi nhúng vào vật phủ chúng ta không thể nhìn thấy cũng như không cảm nhận được sự thay đổi của vật chứa thủy vân so với vật phủ ban đầu, tuy nhiên vẫn có thể trích xuất bằng thuật toán thích hợp

 Thủy vân bền vững: là thủy vân được nhúng theo cách dù thay đổi trên vật phủ nhưng giác quan con người không cảm nhận được và có thể chịu được mọi loại tấn công, đồng thời chỉ có thuật toán phù hợp mới

có thể khôi phục được thủy vân này

 Thủy vân dễ vỡ: là thủy vân mà bất kì một thao tác thay đổi hay sửa chữa nào cũng sẽ làm hỏng hoặc làm biến đổi thủy vân, túc là nó không chịu được bất kì tác động hay tấn công nào

 Thủy vân bán dễ vỡ: là thủy vân có thể chịu được một số phép biến đổi hợp pháp hoặc một số loại tấn công nào đó chứ không phải tất cả…

o Thủy vân hiện: là loại thủy vân sau khi nhúng vào vật phủ chúng ta có thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được

 Thủy vân ẩn cũng là thủy vân trên ảnh nhưng có tính trong suốt

Câu 10: thế nào là vật phủ, vật ẩn mã? Khi ẩn mã cần dùng khóa không? Tại sao?

- Đối tượng được dùng để ẩn mã được gọi là vật phủ,vật chứa hay môi trường chứa

- Vật sau khi được ẩn mã gọi là vật mang tin hay gọi là vật ẩn mã

- Vật phủ và vật ẩn mã có bề ngoài không khác nhau

- Thuật toán ẩn mã thông thường không cần dùng khóa Người ta dùng khóa

để tăng độ an toàn cho thông điệp (vì có bảo vệ 2 lớp) Tuy nhiên, các hệ ẩn

mã học mạnh thì không cần sử dụng khóa để mã hóa thông điệp trước

Câu 11 : Liên quan đến thuật toán Wu-Lee

- 0 <SUM(Fi^K)<SUM(K) : nếu bằng 2 miền kia thì sẽ rất dễ bị phát hiện

- Tại sao SUM(Fi^K) =1 thì đảo bit 0:

Vì nếu chọn đảo bít 1 thì : (j,k): Fi(j,k)=1; Fi’(j,k)=0

K(j,k)=1

 SUM(Fi’ ^K)=0 Khi đó Fi’(j,k)=0 thì điều kiện 1 : 0 <SUM(Fi^K)<SUM(K) không còn thỏa mãn

- Tại sao sum=sumk-1 thì đảo bit 1:

Nếu đổi bít 0 lên 1 thì sẽ tăng 1 thì SUM(Fi’^K)=SUM(K) thì sẽ không đủ điều kiện 0 <SUM(Fi^K)<SUM(K)

- TH còn lại thì đảo bít 0 cũng được mà bít 1 cũng không sao?

Vì nó luôn thỏa mãn điều kiện ban đầu (0 <SUM(Fi^K)<SUM(K) )

- Bất biến trong Wulee: SUM(Fi’^K)mod2 = b

- Chứng minh bất biến luôn thoải mãi sau khi nhúng

- Trích xuất thế nào : kiểm tra điều kiện 0<SUM(Fi^K)<SUM(K) hay

không, nếu thoải mãn tính b=SUM(Fi’^K)mod 2

Câu 12 : <bỏ> Hãy trình bày quá trình nhúng (trích xuất) của thuật toán giấu và tìm kiếm ngẫu nhiên bằng cách thay thế LSB trên miền không gian Nếu yêu cầu giấu tin với tỉ lệ nhúng là p% so với kích cỡ ảnh thì thuật toán cần thay đổi như thế nào?

- Thuật toán nhúng:

 đầu vào: ảnh phủ c, khóa k, thông điệp m

 đầu ra: ảnh có nhúng tin

1 tạo vật ngẫu nhiên C từ dữ liệu c và mầm khóa k xáo trộn điểm ảnh

2 For i=1,…, l(m) do

3 P ← LSB(𝐶𝑖)

6 end if

7 end for

8 trả về tọa đọ gốc c từ dữ liệu C và mầm khóa k

- Thuật toán trích xuất:

 đầu vào: ảnh có nhứng tin s, khóa k

 đầu ra: thông điệp m

1 tạo vật ngẫu nhiên S từ dữ liệu s và mầm khóa k xáo trộn điểm ảnh

2 for i= 1, …, l(s) do

3 𝑚𝑖′ ← LSB(𝑠𝑖)

4 end for

- Thuật toán giấu tin mật trên LSB theo tỉ lệ p%

 đầu vào: ảnh phủ c, khóa k, tỉ lệ p% thông điệp m

 đầu ra: ảnh có nhúng tin

1 tính kích thước ma trận ngẫu nhiên cần tạo ra: L= p*M*N/100 (M,

N là kích thước mảng hai chiều của ảnh phủ c)

2 tạo vật ngẫu nhiên C từ dữ liệu c với kích thước L và mầm khóa k xáo trộn điểm ảnh (ma trận M x R, R= L/M)

3 For i=1,…, l(m) do

4 P ← LSB(𝐶𝑖)

5 if p # 𝑚𝑖 then

6 𝐶𝑖 ← 𝑚𝑖

7 end if

8 end for

9 trả về tọa độ gốc c từ dữ liệu C và mầm khóa k

Câu 13 : Tại sao trong thuật toán Jsteg ko được nhúng tin và các hệ số DC, AC = 0 hoặc = 1? Thuật toán nhúng Jsteg có an toàn hơn so với thuật toán giấu và tìm kiếm tuần tự trên LSB? Vì sao?

Hệ số DC chứa giá trị trung bình của tât cả các hệ số khác trong khối, và là giá trị lớn nhất Các hệ số DC rất quan trọng cho mỗi khối vì chúng cung cấp một ước lượng tốt cho mức độ chi tiết trong khối Thay đổi giá trị hệ số DC sẽ gây nhiều thay đổi giá trị cho các hệ số AC Điều này tạo ra một sự khác biệt khi hình ảnh được chuyển đổi trở lại trên miền không gian và xem bình thường Còn nhúng vào AC = 0 hay 1 làm thay đổi đáng kể giá trị thống kê nên có thể bị tấn công thống kê Vì lý do này, thuật toán Jsteg không nhúng thông điệp dữ liệu trên bất kỳ

hệ số DC của mỗi khối, thuật toán cũng không cho phép nhúng trên bất kì hệ số

AC có giá trị bằng 0 hoặc 1

Thuật toán Jsteg an toàn hơn thuật toán giấu và tìm kiếm tuần tự trên LSB Thực tế thuật toán Jsteg cũng nhúng thông điệp vào bit có trọng số thấp nhất, ít quan

trọng nhất Nhưng thay vì nhúng vào giá trị điểm ảnh của vật phủ, Jsteg nhúng vào LSB của các hệ số DCT của vật phủ c như vậy sẽ khó phát hiện tin bị giấu, và vật phủ phải được chuyển đổi sang miền DCT mới có thể trích xuất thông tin

Câu 14: Nêu sự khác biệt giữa kĩ thuật nhúng tin trên miền không gian và tần số ảnh Nếu ưu nhược điểm của kĩ thuật nhúng trên miền không gian và tần số

 So sánh

- giấu tin trực tiếp vào các điểm

ảnh

- dễ thực hiện, dễ cài đặt

- dung lượng nhúng nhiều hơn

- kém bền vững hơn

- kém an toàn hơn

- giấu vào các hệ số tần số cua điểm ảnh

- khó thực hiện

- dung lượng nhúng ít hơn

- bền vững hơn

- an toàn hơn

 Ưu nhược điểm của miền tần số

Ưu điểm:

- giấu tin trên miền tần số ảnh tương đối bền vững

- mọi phép biến dổi ảnh, cộng nhiễu vào sẽ không phá hỏng tin giấu

- tin được ẩn khó bị phát hiện và khó phân tích ẩn mã

Nhược điểm:

- dùng một số kỹ thuật xử lí ảnh số như sử dụng bộ lọc nhiễu có thể làm mất thông tin mật

- dung lượng thông tin giấu nhỏ

 Ưu nhược điểm của miền không gian

Ưu điểm:

- nhúng được nhiều lượng thông tin

- ít bị mất thông tin trong quá trình truyền

Nhược điểm:

- độ an toàn chưa cao, dễ bị phát hiện khi truyền trên băng thông thấp

So sánh thủy vân trên miền không gian và tần số:

Thủy vân số trên miền không gian Thủy vân số trên miền tần số

Sửa đổi trực tiếp các giá trị điểm ảnh

trên miền không gian của ảnh

Chèn một thủy vân vào các hệ số tần số của các ảnh đã được biến đổi thông qua các phép biến đổi DFT, DCT,DWT Lược đồ thủy vân đơn giản, không cần

ảnh phủ để trích xuất thủy vân

Không bền bững, dễ dàng phá hủy thủy Bền vững hơn so với nhúng trên miền