..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Họ và tên tác giả luận văn
NGUYỄN VĂN ĐA

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT GIẤU
TIN TRONG ẢNH VÀ ỨNG DỤNG

Chun ngành: Truyền thơng và Mạng máy tính

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
TRUYỀN THƠNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PSG.TS. NGUYỄN THỊ HOÀNG LAN

Hà Nội - 2016


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG BIỀU ............................................................................................................. 4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................... 4
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................ 5
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 6
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ ................................... 8
1.1. Tổng quan về lĩnh vực giấu tin ................................................................................................. 8

1.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 8
1.1.2. Khái niệm về giấu tin trong ảnh số............................................................... 8
1.1.3. Lịch sử giấu tin ............................................................................................. 9
1.1.4. C c kĩ thuật giấu tin.................................................................................... 10
1.1.5. Các chức năng cơ bản hệ thống giấu tin..................................................... 12
1.1.6. Môi trường giấu tin..................................................................................... 12
1.1.7. Các thành phần chính của một hệ giấu tin trong ảnh số ............................. 13
1.1.8. Yêu cầu thiết yếu đối với một hệ thống giấu tin trong ảnh số ................... 13
1.2. Vấn đề và x c định nhiệm vụ ................................................................................................. 15
1.2.1. Giới thiệu vấn đề ........................................................................................ 15
1.2.2. Định hướng giải pháp ................................................................................. 16
1.2.3. Nhiệm vụ của luận văn ............................................................................... 16
1.3. Tìm hiểu về ảnh số .................................................................................................................. 16
1.3.1. Sơ lược về các loại ảnh JPEG, GIF, PNG .................................................. 16
1.3.2. Cấu trúc ảnh Bitmap ................................................................................... 18
1.4. Tìm hiểu phương ph p nhúng dữ liệu LSB (Least Significant Bit) ....................................... 23
1.4.1. Khái niệm bit có trọng số thấp LSB ........................................................... 23
1.4.2. Thuật toán nhúng dữ liệu LSB ................................................................... 24
1.5. Tổng quan về mã hóa AES ..................................................................................................... 27
1.5.1. Qúa trình phát triển..................................................................................... 27
1.5.2. Nguyên tắc .................................................................................................. 28
1.5.3. C c bước thực hiện ..................................................................................... 28
1.5.4. An toàn của thuật tốn ................................................................................ 29
Chương 2: PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP HỆ THỐNG GIẤU TIN ................................................... 31
2.1. Phân tích một hệ thống giấu tin .............................................................................................. 32
2.1.1. Yêu cầu của người sử dụng ........................................................................ 32
2.1.2. Thông tin cần giấu ...................................................................................... 33
2.1.3. Môi trường giấu tin..................................................................................... 33
1



2.1.4. Thuật tốn giấu tin ...................................................................................... 33
2.1.5. Điều kiện, mơi trường an toàn vật mang tin............................................... 34
2.2. Giải ph p thực hiện ................................................................................................................. 35
2.2.1. Quy trình giấu tin ....................................................................................... 36
2.2.2. Quy trình tách tin ........................................................................................ 37
Chương 3: THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG VÀ KẾT QỦA ĐẠT ĐƯỢC...................................... 38
3.1. Môi trường và công cụ thử nghiệm ........................................................................................ 38
3.1.1. Môi trường thử nghiệm .............................................................................. 38
3.1.2. Công cụ phần mềm ứng dụng..................................................................... 38
3.1.3. C c độ đo đ nh gi hiệu năng hệ thống ..................................................... 39
3.2. Các kịch bản thử nghiệm và kết qủa ....................................................................................... 42
3.2.1. Kịch bản 1................................................................................................... 43
3.2.2. Kịch bản 2................................................................................................... 44
3.2.3. Các nhận xét ............................................................................................... 48
3.3. Khảo s t một số dạng tấn công một hệ thống giấu tin ........................................................... 49
3.3.1. Tấn cơng dựa vào phân tích trực quan ....................................................... 49
3.3.2. Tấn cơng bằng phân tích theo dạng ảnh ..................................................... 50
3.3.3. Tấn cơng dựa vào phân tích thống kê......................................................... 50
3.3.4. Kịch bản thử nghiệm các dạng tấn công .................................................... 50
3.4. Đề xuất một số quy trình sử dụng cơng cụ phần mềm ứng dụng .......................................... 53
3.4.1. Quy trình 1 .................................................................................................. 53
3.4.2. Quy trình 2 .................................................................................................. 53
3.4.2. Quy trình 3 .................................................................................................. 53
3.5. So s nh với giải ph p giấu tin cải tiến của CPT ..................................................................... 55
3.5.1. Giới thiệu giấu tin cải tiến của CPT ........................................................... 55
3.5.2. Công cụ phần mềm giấu tin cải tiến của CPT ............................................ 56
3.5.3. Kịch bản so sánh và nhận xét ..................................................................... 56
KẾT LUẬN .................................................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 60


2


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình

Tên hình

Hình 1.1

Phân loại các mơ hình giấu tin

Hình 1.2

Ví dụ về ảnh đen trắng

Hình 1.3

Ví dụ về ảnh đa cấp xám

Hình 1.4

Ví dụ về ảnh màu

Hình 1.5

Lưu đồ mơ tả thuật tốn nhúng dữ liệu LSB

Hình 2.1


Sơ đồ giải pháp hệ thống giấu tin mật

Hình 2.2

Sơ đồ khối chức năng nhúng tin vào ảnh

Hình 2.3

Sơ đồ khối chức năng t ch tin từ ảnh mang tin

Hình 3.1

Giao diện chính của phần mềm

Hình 3.2

Thơng báo khi hai bản tin đầu vào và đầu ra giống nhau

Hình 3.3

Thơng báo khi hai bản tin đầu vào và đầu ra khơng hồn tồn giống
nhau

Hình 3.4

Giao diện chức năng so s nh hai chuỗi ký tự đầu vào và đầu ra

Hình 3.5


Giao diện khi chưa giấu tin

Hình 3.6

Giao diện giấu tin thành cơng

Hình 3.7

Giao diện tách tin thành cơng

Hình 3.8

Mơ tả kết qủa tấn công trực quan phát hiện ảnh mang tin

Hình 3.9

Mơ tả kết qủa tấn cơng thống kê phát hiện ảnh mang tin

3


DANH MỤC BẢNG BIỀU
Bảng

Tên bảng

Bảng 1.1

Ý nghĩa từng trường trong vùng Bitmap Header


Bảng 1.2

Ý nghĩa từng trường trong vùng BitmapInfor

Bảng 1.3

Bit cuối cùng được coi là ít quan trọng nhất

Bảng 1.4

Biểu diễn giấu chữ A vào trong 8 byte của ảnh gốc

Bảng 3.1

Thống kê kết qủa thử nghiệm

Bảng 3.2

So sánh ảnh trước và sau khi giấu tin bằng trực quan

Bảng 3.3

So sánh thuật toán nhúng dữ liệu LSB và cải tiến của CPT
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Từ viết tắt
LSB

Least Significant Bit


Bit ít quan trọng nhất

AES

Advanced Encryption Standard

Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến

DL

Dữ liệu
Ảnh khơng nén Bitmap

BMP

Bitmap

JPEG

Joint Photographic Expert Group Ảnh nén JPEG

PNG

Portable Network Graphics

Ảnh PNG

GIF


Graphics Interchange Format

Định dạng ảnh đồ họa GIF

PSNR

Peak signal-to-noise ratio

MSE

Mean squared error

Lỗi bình phương

DCT

Discrete Consine Transform

Phép biến đổi cosin rời rạc

Tỷ số tín hiệu cực đại trên
nhiễu

4


LỜI CAM ĐOAN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Công nghệ
thông tin và Truyền thông Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, những người đã
nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian em học tập tại

trường để em có thể hồn thành tốt qúa trình học tập của mình.
Đặc biệt, em xin cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Thị
Hoàng Lan, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình chỉ bảo em trong suốt qúa trình
làm Luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp,
những người luôn cổ vũ, quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm
luận văn.
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Những nội dung đã nêu trong luận văn là hồn tồn trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2016
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Đa

5


MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Từ xa xưa, việc bảo mật thơng tin ln là vấn đề quan trọng. Có thể x c định
việc rị rỉ thơng tin mật, thơng tin nhạy cảm ảnh hưởng rất lớn tới c nhân, tập thể,
đơn vị và ở mức nghiêm trọng hơn nữa đó là ảnh hưởng tới chính trị, qn sự của
một quốc gia.
Ngày nay, cùng với sự ph t triển mạnh mẽ của khoa học, internet đã trở thành
một nhu cầu, phương tiện không thể thiếu đối với mọi người, nhu cầu trao đổi thông
tin qua mạng internet ngày càng lớn. Với lượng thơng tin lớn như vậy được truyền
thì nguy cơ dữ liệu bị truy cập tr i phép cũng tăng lên vì vậy vấn đề bảo đảm an
tồn và bảo mật thông tin cho dữ liệu truyền trên internet là rất cần thiết. Nhiều kỹ

thuật đã được nghiên cứu nhằm giải quyết vấn đề này. Một trong những kỹ thuật
quan trọng nhất là mã hóa thơng tin. Tuy nhiên một thơng điệp bị mã hóa dễ gây ra
sự chú ý cho tin tặc, hacker và chúng sẽ tìm mọi c ch để giải mã được thơng tin đó.
Cơng nghệ thộng tin ngày càng phát triển, điều đó đồng nghĩa với việc càng ngày
thông tin được biểu diễn dưới dạng kỹ thuật số càng nhiều, chúng được biểu diễn và
truyền tải trong mơi trường thế giới số do đó vấn đề bảo mật thông tin trong môi
trường thế giới số ngày càng trở nên quan trọng. Đã có rất nhiều hệ mật, hệ mã hóa
dữ liệu ra đời nhưng sự ph t triển của công nghệ thông tin, c c siêu m y tính cũng
cho phép một số lượng lớn c c phép tính được giải quyết rất nhanh điều này làm
giảm tính an tồn của c c hệ mật, hệ mã hóa.
Một hướng tiếp cận mới trong bảo mật song song với việc mã hóa thơng tin đó
là giấu tin (Data hiding), tức là những thông tin số, thông tin mật, thông tin nhạy
cảm cần bảo mật sẽ được giấu vào trong một đối tượng dữ liệu số kh c (gọi là môi
trường giấu tin) sao cho sự biến đổi của môi trường sau khi giấu tin là rất khó nhận
biết, đồng thời có thể phục hồi lại được c c thông tin đã giấu khi cần. Một ưu điểm
của hướng tiếp cận giấu tin so với mã hóa thông tin là khi tiếp cận môi trường giấu
tin, đối phương khó x c định được là có thơng tin giấu trong đó hay khơng, giảm sự
nghi ngờ của tin tặc, hacker.
Xuất ph t từ thực tế trên, em đã chọn đề tài tốt nghiệp là “Nghiên cứu kỹ
thuật giấu tin trong ảnh và ứng dụng”.
6


Mục đích nghiên cứu
Đề tài được thực hiện với mục đích nghiên cứu một giải pháp cho phép giấu
một bản tin văn bản thuần túy trên ảnh màu 24 bit bitmap mà ít làm thay đổi chất
lượng ảnh sau khi giấu đồng thời đảm bảo được tính an tồn và bảo mật thông tin.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
+ Ý nghĩa khoa học
Qúa trình nghiên cứu đề tài tạo ra cơ sở nghiên cứu về c c phương ph p, kỹ

thuật giấu tin trong dữ đa phương tiện nói chung và trong ảnh số nói riêng. Từ đó có
cái nhìn tổng quan về lĩnh vực này. Góp phần nâng cao kiến thức về an ninh mạng
nói chung và an tồn và bảo mật thơng tin nói riêng.
+ Ý nghĩa thực tiễn
Kết qủa nghiên cứu của đề tài nhằm đưa ra một giải pháp thích hợp để giải
quyết bài to n đặt ra và ứng dụng thực tế vào nhiệm vụ tại đơn vị đang công t c; là
cơ sở để tiếp tục nghiên cứu phát triển các giải pháp tiếp theo, có tính ứng dụng cao
hơn.
Nội dung luận văn được trình bày gồm các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực giấu tin trong ảnh số
Trong chương sẽ trình bày tổng quan về lĩnh vực giấu tin; nêu vấn đề và xác
định nhiệm vụ của luận văn; tìm hiểu về ảnh số trong đó tập trung tìm hiểu ảnh màu
24 bit bitmap; tìm hiểu phương ph p nhúng dữ liệu LSB và chuẩn mã hóa AES.
Chương 2: Phân tích giải pháp hệ thống giấu tin
Trong chương sẽ trình bày một giải pháp hệ thống giấu tin, đi phân tích giải
pháp hệ thống, trong đó tập trung giải pháp hệ thống giấu tin.
Chương 3: Thử nghiệm ứng dụng và kết qủa đạt được
Chương này sẽ thử nghiệm, đ nh gi khả năng ứng dụng thự tế, đưa ra quy
trình ứng dụng cho giải ph p đưa ra thông qua một công cụ phần mềm mã nguồn
mở đề xuất và một số công cụ, phần mềm hỗ trợ khác, so sánh giải ph p đề xuất với
một giải pháp khác.

7


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC GIẤU TIN TRONG ẢNH SỐ
1.1. Tổng quan về lĩnh vực giấu tin
1.1.1. Giới thiệu chung
Với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị kỹ thuật và mạng Internet, các
dữ liệu số hiện nay được sao chép và phổ biến rất dễ dàng. Chính vì vậy vấn đề bảo

mật thơng tin càng trở nên cấp bách. Các thơng tin cần bảo mật có thể được mã hóa
theo một cách thức nào đó.
Ví dụ: đối tượng R (là một đoạn văn bản, một tấm bản đồ hoặc một file âm
thanh…) được mã hóa để bảo mật. Thơng điệp được mã hóa R‟ lại chính là tín hiệu
về tầm quan trọng của dữ liệu đó, nên sẽ thu hút được sự chú ý của đối phương.
Một hướng tiếp cận mới trong bảo mật là giấu tin (Data Hiding), tức là các
thông tin cần bảo mật sẽ được giấu vào trong một đối tượng dữ liệu số khác (gọi là
môi trường giấu tin) sao cho sự biến đổi của môi trường sau khi giấu là rất khó nhận
biết, đồng thời có thể lấy lại thơng tin đã giấu khi cần. Theo phương ph p này, đối
tượng cần bảo mật R được giấu vào trong một đối tượng khác, một bức ảnh F chẳng
hạn, kết qủa ta thu được bức ảnh F‟ không kh c nhiều so với ảnh gốc ban đầu. Khi
đối phương bắt được tấm ảnh F‟ thì khó nảy sinh nghi ngờ về khả năng chứa thông
tin mật trong F‟.
Như vậy sự khác biệt giữa mã hóa thơng tin và giấu thơng tin là mức lộ liễu
của đối tượng mang tin mật. Nếu phối hợp hai phương ph p trên thì mức độ lộ liễu
được giảm tới mức tối đa, đồng thời độ an tồn cũng được nâng cao. Chẳng hạn, ta
có thể mã hóa R thành R‟ sau đó giấu R‟ vào ảnh F để thu được ảnh F‟.
1.1.2. Khái niệm về giấu tin trong ảnh số
Giấu thông tin là phương ph p giấu một lượng thông tin số vào một đối tượng
dữ liệu số khác.
Yêu cầu chính của phương ph p này là phải đảm bảo tính ẩn, tính vơ hình của
thơng tin giấu nhưng không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc. Đây là
phương ph p bảo mật thơng tin mới, phức tạp nhưng hiệu qủa và tính khả thi cao,
được xem là công nghệ bản lề để bảo mật thông tin, bảo vệ bản quyền, nhận thực
thông tin, điều khiển truy cập. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm mục đích bảo đảm an
tồn và bảo mật thơng tin ở hai khía cạnh:
8


Một là: bảo mật cho dữ liệu được đem giấu

Hai là: bảo mật cho chính đối tượng mang tin giấu.
Có thể nhận thấy rằng hai mục đích kh c nhau này dẫn đến sự phát triển hai kỹ
thuật chủ yếu của giấu tin. Đó là giấu tin mật (Steganography) và thủy vân số
(Watermarking).
1.1.3. Lịch sử giấu tin
Giấu tin là bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, nghĩa là Steganography, tài liệu được
viết phủ (covered writing). Mục đích là giấu mẫu tin mật vào một mơi trường truyền
tin bình thường sao cho người thường không thể phát hiện ra mẫu tin mật đó. Trong
lịch sử những câu chuyện về nghệ thuật giấu tin được lan truyền từ đời này qua đời
kh c. Đó là chuyện về giấu tin trên đầu nguời nơ lệ, là chuyện giấu tin trong viên
thuốc phủ…
Mực không màu là phương tiện hữu hiệu cho bảo mật thông tin trong một thời
gian dài. Người Romans cổ đã biết sử dụng những chất sẵn có như nước qủa, nước
tiểu và sửa để viết thơng báo bí mật giữa những hàng văn tự thơng thường. Khi họ
hơ nóng, những thứ mực khơng nhìn thấy này trở nên sẫm màu và có thể đọc dễ
dàng. Mực khơng màu vẫn cịn được sử dụng trong thời gian rất gần đây, như chiến
tranh Thế giới thứ II.
Trước đây, ý tưởng về che giấu thông tin được dùng chủ yếu trong quân đội và
trong các đơn vị tình báo. Mãi cho tới vài thập niên gần đây, giấu thông tin mới
nhận được sự quan tâm của ngành công nghệ thông tin với hàng loạt công trình
nghiên cứu giá trị. Cuộc cách mạng số hố thơng tin và sự phát triển nhanh chóng
của mạng truyền thơng là nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi này.
Nghệ thuật giấu tin được nghiên cứu phục vụ các mục đích tích cực như bảo
vệ bản quyền, thuỷ ấn số, hay phục vụ giấu thơng tin bí mật về qn sự và kinh tế.
Sự phát triển của công nghệ thông tin đã tạo ra những môi trường giấu tin mới vơ
cùng tiện lợi và phong phú. Người ta có thể giấu tin trong các dữ liệu đa phương
tiện như file ảnh, file âm thanh, file văn bản,…cũng có thể giấu tin ngay trong các
khoảng trống hay các phân vùng ẩn của môi trường lưu trữ như đĩa cứng, đĩa mềm.

9



1.1.4. Các kĩ thuật giấu tin
C c kĩ thuật giấu tin mới được chú ý ph t triển mạnh trong khoảng 10 năm trở
lại đây, nên việc phân loại còn chưa được thống nhất. Sơ đồ phân loại sau được đưa
ra năm 1999 và được sử dụng cho đến nay [2]:

Giấu tin
(Data hiding)

Giấu tin mật
(Steganography)

Thủy vân số
(Digital watermarking)

Hình 1.1: Phân loại các mơ hình giấu tin

Theo sơ đồ này, giấu tin được chia thành hai hướng chính là thủy vân số và
giấu tin mật.
1.1.4.1. Kỹ thuật thủy vân số
Với mục đích bảo mật cho chính c c đối tượng mang tin. Không cần giấu
nhiều thông tin, chỉ cần lượng thông tin nhỏ nhưng đảm bảo một số c c yêu cầu
như: tính bền vững, khẳng định bản quyền sở hữu hay ph t hiện xuyên tạc thông
tin,...kỹ thuật này cho phép đảm bảo nguyên vẹn thông tin khi ảnh môi trường bị
biến đổi bởi các phép thao t c như lọc (filtering), nén mất dữ liệu (lossy
compression), hay c c biến đổi hình học,...Tuy nhiên, việc đảm bảo ngun vẹn
thơng tin khơng kể đến khi có sự tấn cơng dựa trên việc hiểu rõ thuật to n và có bộ
giải mã trong tay. Thông tin giấu là một định danh duy nhất, ví dụ định danh người
dùng thì khi đó người ta gọi là Fingerprinting (nhận dạng vân tay, điểm chỉ).

1.1.4.2. Giấu tin mật
Với mục đích đảm bảo an tồn và bảo mật thông tin được giấu. C c kỹ thuật
giấu tin mật tập trung sao cho thông tin giấu được nhiều và người kh c khó ph t
hiện ra thơng tin có được giấu trong ảnh.
10


Giấu tin mật có thể được định nghĩa là kỹ thuật để giấu dữ liệu hoặc thông tin
mật trong đối tượng gốc. Mục đích của giấu tin mật là thiết lập một đường truyền
thơng bí mật giữa hai bên, như vậy bất kỳ người nào ở giữa cũng không thể phát
hiện sự tồn tại của dữ liệu - thông tin mật. Những kẻ tấn công không lấy được bất
kỳ thông tin nào về dữ liệu - thông tin giấu bằng c ch nhìn đơn giản vào tập tin.
Có thể thấy nếu như watermarking quan tâm nhiều đến ứng dụng giấu c c mẩu
tin ngắn nhưng đòi hỏi độ bền vững lớn của thông tin cần giấu trước c c biến đổi
thơng thường của tệp dữ liệu mơi trường thì steganography lại quan tâm tới ứng
dụng che giấu c c bản tin địi hỏi độ bí mật và dung lượng càng lớn càng tốt.
Ngày nay giấu tin được thực hiện bằng c ch sử dụng phương tiện kỹ thuật số
như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video hoặc c c phương tiện kh c tùy thuộc vào
yêu cầu và lựa chọn của người gửi. Trong số c c phương tiện để giấu tin thì giấu tin
mật trong hình ảnh được sử dụng rộng rãi nhất. Vì hiện nay số thơng tin dư thừa
trong hình ảnh là lớn để có thể dễ dàng thay đổi và ẩn được nhiều thông tin mật bên
trong hơn.
Luận văn tập chung tìm hiểu kỹ thuật giấu tin vào file ảnh. Một số phương
pháp được đề xuất sử dụng file hình ảnh làm đối tượng gốc. Những phương ph p
này có thể được phân loại theo hai phương ph p phổ biến.
1.1.4.3. Phân loại phương ph p giấu tin
+ Giấu tin trong miền quan s t:
Phương ph p này hay được p dụng trên ảnh Bitmap không nén, c c ảnh dùng
bảng màu. Ý tưởng chính của phương ph p này là lấy từng bít của mẩu tin mật rồi
rải nó lên ảnh mang tin, thay đổi bít có trọng số thấp của ảnh bằng c c bít của mẩu

tin mật. Vì khi thay đổi c c bít có trọng số thấp thì khơng ảnh hưởng đến chất lượng
của ảnh, và mắt người không cảm nhận được sự thay đổi đó. Nổi bật trong phương
ph p này là sử dụng thuật to n LSB (Least Significant Bit). Đây là thuật to n được
sử dụng rộng rãi nhất trong phương ph p này.
+ C c phương ph p dựa vào kỹ thuật biến đổi ảnh (kỹ thuật thay đổi miền): ví
dụ biến đổi từ miền khơng gian sang miền tần số.
C c thuật to n thuộc phương ph p thay đổi miền giấu dữ liệu bằng c ch thay
đổi miền hình ảnh gốc và sau đó giấu dữ liệu vào bên trong chúng. Thuật to n DCT
11


là một trong những thuật to n thường được sử dụng chuyển đổi miền cho thể hiện ra
dưới một dạng sóng như là một tổng hợp có trọng số của cosin. C c dữ liệu được
giấu bằng c ch thay đổi hệ số DCT của hình ảnh.
1.1.5. Các chức năng cơ bản hệ thống giấu tin
+ Nhúng được tin vào môi trường gốc
+ T ch được tin từ môi trường mang tin
Môi trường gốc: đây là môi trường dùng để ẩn giấu tin vào trong đó. Mơi
trường gốc có thể là ảnh, video, audio, văn bản dạng text…
Môi trường mang tin: là mơi trường đã nhúng tin trong đó.
1.1.6. Mơi trường giấu tin
Bao gồm giấu tin trong ảnh, trong audio, trong video, trong văn bản dạng
text,…Hiện nay, giấu tin trong ảnh chiếm tỉ lệ lớn nhất hệ thống giấu tin trong đa
phương tiện.
1.1.6.1. Giấu tin trong ảnh
Giấu tin trong ảnh hiện đang rất được quan tâm. Nó đóng vai trị hết sức quan
trọng trong hầu hết các ứng dụng bảo vệ an tồn thơng tin như: nhận thực thơng tin,
x c định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả…
Một đặc điểm của giấu thông tin trong ảnh nữa đó là thơng tin được giấu một
c ch vơ hình, nó như là c ch truyền thơng tin mật cho nhau mà người khác không

thể biết được bởi sau khi giấu thông tin chất lượng ảnh gần như không thay đổi đặc
biệt đối với ảnh màu hay ảnh xám.
1.1.6.2. Giấu tin trong audio
Kh c với kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh: phụ thuộc vào hệ thống thị gi c
của con người - HSV (Human Vision System), kỹ thuật giấu thông tin trong audio
lại phụ thuộc vào hệ thống thính gi c HAS (Human Auditory System). Bởi vì tai
con người rất kém trong việc ph t hiện sự kh c biệt giữa c c giải tần và cơng suất,
có nghĩa là c c âm thanh to, cao tần cỏ thể che giấu đi được c c âm thanh nhỏ, thấp
một c ch dễ dàng.
Yêu cầu cơ bản và quan trọng nhất của giấu tin trong audio là đảm bảo tính
chất ẩn của thơng tin được giấu đồng thời khơng làm ảnh hưởng đển chất lượng của
dữ liệu.
12


1.1.6.3. Giấu tin trong ảnh, video
Cũng giống như giấu thông tin trong ảnh hay trong audio, giấu tin trong video
cũng được quan tâm và được ph t triển mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng như điều
khiển truy cập thông tin, x c thực thông tin, bản quyền t c giả...
Một phương ph p giấu tin trong video được đưa ra bởi Cox là phương ph p
phân bố đều. Ý tưởng cơ bản của phương ph p là phân phối thông tin giấu dàn trải
theo tần số của dữ liệu gốc.
1.1.6.4. Giấu tin trong văn bản dạng text
Giấu tin trong văn bản dạng text khó thực hiện hơn do có ít c c thông tin dư
thừa, để làm được điều này người ta phải khéo léo khai th c c c dư thừa tự nhiên
của ngôn ngữ. Một c ch kh c là tận dụng c c định dạng văn bản (mã ho thông tin
vào khoảng c ch giữa c c từ hay c c dòng văn bản) => Kỹ thuật giấu tin đang được
p dụng cho nhiều loại đối tượng chứ không riêng dữ liệu đa phương tiện như ảnh,
audio, video.
1.1.7. Các thành phần chính của một hệ giấu tin trong ảnh số

Các thành phần chính của một hệ giấu tin trong ảnh số gồm:
+ Bản tin mật (Secret Message): là một thông điệp hay tệp văn bản mà ta
muốn giấu đi sự xuất hiện.
+ Ảnh gốc (hay ảnh phủ) (Cover Data): là ảnh được dùng để làm môi trường
giấu tin mật.
+ Khố bí mật K (Key): khố bí mật tham gia vào qúa trình giấu tin để tăng
tính bảo mật và an tồn thơng tin.
+ Bộ giấu tin (Embedding Algorithm): những chương trình, thuật tốn giấu
tin.
+ Ảnh mang tin (Stego Data): là ảnh sau khi đã giấu tin mật vào đó hay cịn
gọi là ảnh kết qủa. [2]
1.1.8. u cầu thiết yếu đối với một hệ thống giấu tin trong ảnh số
Hiện nay có rất nhiều phương ph p giấu tin trong ảnh được nghiên cứu và
thử nghiệm. Để đ nh gi một phương ph p, người ta dựa vào một số tính chất của
phương ph p hay tiêu chí đ nh gi sau:

13


1.1.8.1. Tính vơ hình
Khái niệm này dựa trên đặc điểm của hệ thống thị giác hay thính giác của
con người. Thông tin giấu là không tri gi c được nếu một người với thị giác bình
thường khơng phân biệt được ảnh môi trường và ảnh kết qủa. Giấu tin trong ảnh sẽ
làm biến đổi ảnh mang. Tính vơ hình thể hiện mức độ biến đổi ảnh mang. Một
phương ph p hiệu qủa sẽ làm cho thông tin mật trở nên vơ hình trên ảnh mang,
người bình thường khơng thể phát hiện trong đó ẩn chứa thơng tin (tức là khơng
phân biệt được ảnh trước và sau khi giấu thông tin). Trong khi Steganography u
cầu tính vơ hình của thơng tin ở mức độ cao thì watermarking lại chỉ yêu cầu ở một
cấp độ nhất định. Chẳng hạn như người ta áp dụng watermarking cho việc gắn một
biểu tượng mờ vào một chương trình truyền hình để bảo vệ bản quyền.

1.1.8.2. Tính bền vững
Sau khi giấu tin vào ảnh, bản thân ảnh mang có thể phải trải qua các khâu biến
đổi kh c nhau như lọc tuyến tính, lọc phi tuyến, thêm nhiễu, làm sắc nét, mờ nhạt,
quay, nén mất dữ liệu. Tính bền vững là thước đo sự nguyên vẹn của thơng tin mật
sau những biến đổi như vậy
Hay tính bền vững là nói đến khả năng chịu được các thao tác biến đổi nào đó
trên phương tiện giấu và các cuộc tấn cơng có chủ đích.
1.1.8.3. Dung lượng giấu tin
Dung lượng giấu tin được tính bằng tỷ lệ của lượng tin giấu so với kích thước
ảnh. Lượng thơng tin giấu so với kích thước ảnh mơi trường cũng là một vấn đề cần
quan tâm trong một thuật toán giấu tin. Vì tin mật được gửi cùng ảnh mang qua
mạng nên đây cũng là một chỉ tiêu quan trọng. C c phương ph p đều cố làm sao
giấu được nhiều thơng tin trong khi vẫn giữ được bí mật. Tuy nhiên trong thực tế
người ta luôn cân nhắc giữa dung lượng và các chỉ tiêu kh c như tính vơ hình, tính
ổn định.
1.1.8.4. Khả năng chống giả mạo
Vì mục đích của một phương ph p giấu tin là truyền đi thơng tin mật. Nếu
khơng thể do thám tin mật thì đối phương cũng sẽ cố tìm cách làm sai lệch thông tin
mật, làm giả mạo thông tin. Một phương ph p giấu tin tốt sẽ bảo đảm tin mật không
bị tấn cơng một cách có chủ đích trên cơ sở những hiểu biết đầy đủ về phương ph p
14


giấu tin (nhưng khơng biết khóa) và có bộ giải mã (trừ khóa bí mật), hơn nữa cịn có
được ảnh đã mang thơng tin.
1.1.8.5. Độ phức tạp tính tốn
Chỉ tiêu phức tạp trong mã hóa và giải mã cũng là một yếu tố quan trọng trong
đ nh gi c c phương ph p giấu tin trong ảnh. Yêu cầu về độ phức tạp tính tốn phụ
thuộc vào từng ứng dụng.
1.1.8.6. Ảnh mơi trường đối với qúa trình giải mã

u cầu cuối cùng là phương ph p phải cho phép lấy lại được thông tin đã
giấu trong ảnh mà không cần có ảnh gốc. Điều này là thuận lợi khi ảnh môi trường
là duy nhất nhưng lại làm giới hạn khả năng ứng dụng của kỹ thuật nhúng tin.
Để thực hiện giấu và tách tin từ ảnh ta nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc của ảnh số
và thuật toán thực hiện.
1.2. Vấn đề và xác định nhiệm vụ
1.2.1. Giới thiệu vấn đề
Xuất phát từ nhiệm vụ thực tiễn của đơn vị cần thu thập một số thơng tin từ
bên ngồi và một nhóm được cử đi để thực hiện nhiệm vụ đó.
Nhóm hoạt động ở bên ngồi thực hiện nhiệm vụ thu thập được một số thông
tin và cần gửi về đơn vị để tổng hợp, nghiên cứu, xử lý, nắm bắt tình hình, báo cáo
lên cấp trên. Tại đơn vị cũng có một nhóm chịu trách nhiệm tổng hợp những thơng
tin mà nhóm bên ngồi gửi về. Trong nhóm này, có một người phụ trách chung (là
trưởng nhóm) sẽ giao nhiệm vụ cho những người còn lại chịu trách nhiệm: phân
loại, nghiên cứu và xử lý thông tin thu thập được gửi về, mỗi người một mảng riêng
và không ai được biêt cơng việc của ai.
Thơng tin mà nhóm ở bên ngoài thu thập, muốn gửi về đơn vị là văn bản thuần
túy. Những thông tin này đều là những thơng tin nhạy cảm, do vậy trước khi gửi về
nhóm muốn giấu đi ý nghĩa và sự hiện diện của thơng tin vào một vật mang nào đó,
để bằng trực quan người khác không thể nhận ra sự hiện diện của thơng tin trong vật
mang đó cũng như khơng thể hiểu được ý nghĩa của thơng tin. Nhóm ở đơn vị khi
nhận được vật mang tin phải t ch được thơng tin giấu trong đó cũng như hiểu được
ý nghĩa nội dung thông tin; thông tin được tách ra phải trùng khớp với thơng tin gốc
ban đầu; qúa trình tách tin từ ảnh mang tin khơng cần có ảnh gốc.
15


1.2.2. Định hướng giải pháp
Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống Steganogaphy kết hợp giấu bản tin đã mã.
Trong đó luận văn chủ yếu đưa ra giải pháp hệ thống giấu tin, phần mã hóa bảo mật

và giải mã nghiên cứu ở giải pháp khác, luận văn chỉ ứng dụng để mã hóa bải tin
trước khi giấu và giải mật mã.
Giải pháp hệ thống giấu tin:
+ Thuật toán giấu tin theo hướng tiếp cận miền quan sát, miền không gian
+ Giải thuật giấu tin: dùng giải thuật nhúng dữ liệu LSB
+ Đối tượng mang tin: ảnh màu 24 bit bitmap
+ Môi trường truyền tin: giả thiết đảm bảo an toàn, trên cơ sở đó mơ phỏng
trường hợp khơng an tồn.
1.2.3. Nhiệm vụ của luận văn
+ Nghiên cứu, tìm hiểu các kỹ thuật để đ p ứng vấn đề của luận văn
+ Xây dựng giải pháp hệ thống giấu tin
+ Dùng phần mềm cơng cụ thử nghiệm ứng dụng
+ Phân tích các kịch bản thử nghiệm và đưa ra quy trình ứng dụng.
1.3. Tìm hiểu về ảnh số
Hiện nay, có rất nhiều định dạng ảnh như JPEG, PNG, GIF hay BITMAP. Tùy
thuộc vào nhu cầu sử dụng mà ta dùng các loại ảnh thích hợp. Đối với mơi trường
mạng và thiết kế web địi hỏi sự nhanh chóng cho sự truy cập từ các máy khách tới
máy chủ nhưng chất lượng ảnh khơng được qúa kém nên JPEG và PNG có thể đ p
ứng nhu cầu này.
Đối với giấu tin trong ảnh ta cần đảm bảo các yêu cầu như an toàn vào bảo
mật thông tin và một điều không kém quan trọng là số lượng thông tin được giấu
càng nhiều càng tốt. Do đó, định dạng ảnh Bitmap có cấu trúc ảnh cố định với vùng
dữ liệu ảnh giúp thỏa mãn những yêu cầu trên.
1.3.1. Sơ lược về các loại ảnh JPEG, GIF, PNG
+ Ảnh JPEG
JPEG (tiếng Anh, viết tắt cho Joint Photographic Experts Group) là một trong
những phương ph p nén ảnh hiệu qủa, có tỷ lệ nén ảnh tới vài chục lần. Tuy nhiên
16



ảnh sau khi giải nén sẽ khác với ảnh ban đầu. Chất lượng ảnh bị suy giảm sau khi
giải nén. Sự suy giảm này tăng dần theo hệ số nén. Tuy nhiên sự mất mát thơng tin
này là có thể chấp nhận được và việc loại bỏ những thông tin không cần thiết được
dựa trên những nghiên cứu về hệ nhãn thị của mắt người.
Phần mở rộng của c c file JPEG thường có dạng .JPEG, .JFIF, .JPG, hay .JPE;
dạng .JPG là dạng được dùng phổ biến nhất. Hiện nay dạng nén ảnh JPEG rất được
phổ biến trong điện thoại di động cũng như những trang thiết bị lưu giữ do có dung
lượng nhỏ.
+ Ảnh GIF
GIF (viết tắt của Graphics Interchange Format; trong tiếng Anh nghĩa là "Định
dạng trao đổi hình ảnh") là một định dạng tập tin hình ảnh bitmap cho các hình ảnh
dùng ít hơn 256 màu sắc khác nhau và các hoạt hình dùng ít hơn 256 màu cho mỗi
khung hình. GIF là định dạng nén dữ liệu đặc biệt hữu ích cho việc truyền hình ảnh
qua đường truyền lưu lượng nhỏ. Định dạng này được CompuServe cho ra đời vào
năm 1987 và nhanh chóng được dùng rộng rãi trên World Wide Web cho đến nay.
Tập tin GIF dùng nén dữ liệu bảo tồn trong đó kích thước tập tin có thể được
giảm mà khơng làm giảm chất lượng hình ảnh, cho những hình ảnh có ít hơn 256
màu. Số lượng tối đa 256 màu làm cho định dạng này khơng phù hợp cho các hình
chụp (thường có nhiều màu sắc), tuy nhiên các kiểu nén dữ liệu bảo tồn cho hình
chụp nhiều màu cũng có kích thước qúa lớn đối với truyền dữ liệu trên mạng hiện
nay. Định dạng JPEG là nén dữ liệu thất thoát có thể được dùng cho các ảnh chụp,
nhưng lại làm giảm chất lượng cho các bức vẽ ít màu, tạo nên những chỗ nhòe thay
cho c c đường sắc nét, đồng thời độ nén cũng thấp cho các hình vẽ ít màu. Như vậy,
GIF thường được dùng cho sơ đồ, hình vẽ nút bấm và các hình ít màu, cịn JPEG
được dùng cho ảnh chụp.
Định dạng GIF đã được đăng ký sở hữu trí tuệ bởi Unisys, và những ai muốn
viết chương trình để tạo ra hoặc hiển thị tập tin GIF phải trả tiền bản quyền. Tiêu
chuẩn định dạng PNG đã ra đời để thay thế GIF, giảm các hạn chế luật pháp và hạn
chế công nghệ. Nay giấy phép sở hữu trí tuệ của Unisys đã hết hạn, nhưng PNG vẫn
được ưa chuộng do có nhiều tính năng kỹ thuật vượt trội và đã trở thành định dạng

phổ biến thứ 3 trên mạng.
17


+ Ảnh PNG
PNG (từ viết tắt trong tiếng Anh của Portable Network Graphics; chính thức
đọc như "pinh") là một dạng hình ảnh sử dụng phương ph p nén dữ liệu mới không làm mất đi dữ liệu gốc. PNG được tạo ra nhằm cải thiện và thay thế định
dạng ảnh GIF với một định dạng hình ảnh khơng địi hỏi phải có giấy phép sáng chế
khi sử dụng.
PNG được hỗ trợ bởi thư viện tham chiếu libpng, một thư viện nền tảng độc lập bao
gồm các hàm của C để quản lý các hình ảnh PNG.
Những tập tin PNG thường có phần mở rộng là PNG và đã được gán kiểu
chuẩn MIME là image/png (được công nhận vào ngày 14 th ng 10 năm 1996).
Động cơ thúc đẩy cho việc tạo ra định dạng PNG bắt đầu vào khoảng đầu năm
1995, sau khi Unisys công bố họ sẽ áp dụng bằng sáng chế vào thuật toán nén dữ
liệu LZW- được sử dụng trong định dạng GIF. Thuật to n được bảo vệ bởi bằng
công nhận độc quyền sáng tạo ở trong nước Mỹ và tất cả c c nước trên thế giới. Tuy
nhiên, cũng đã có một số vấn đề với định dạng GIF khi cần có một số thay đổi trên
hình ảnh, nhất là giới hạn của nó là 256 màu trong thời điểm máy tính có khả năng
hiển thị nhiều hơn 256 màu đang trở nên phổ biến. Mặc dù định dạng GIF có thể thể
hiện các hình ảnh động song PNG vẫn được quyết định là định dạng hình ảnh đơn
(chỉ có một hình duy nhất). Một người "anh em" của nó là MNG đã được tạo ra để
giải quyết vấn đề ảnh động. PNG lại tăng thêm sự phổ biến của nó vào th ng 8 năm
1999, sau khi hãng Unisys huỷ bỏ giấy phép của họ đối với các lập trình viên phần
mềm miễn phí và phi thương mại.
1.3.2. Cấu trúc ảnh Bitmap
Đối với giấu tin trong ảnh ta cần đảm bảo các yêu cầu như an tồn vào bảo
mật thơng tin và một điều không kém quan trọng là số lượng thông tin được giấu
càng nhiều càng tốt. Do đó, định dạng ảnh Bitmap có cấu trúc ảnh cố định với vùng
dữ liệu ảnh giúp thỏa mãn những yêu cầu trên.

Trong đồ họa máy vi tính, BMP cịn được biết đến với tên tiếng Anh khác là
Windows bitmap, là một định dạng tập tin hình ảnh khá phổ biến. Các tập tin đồ họa
lưu dưới dạng BMP thường có đi là .BMP hoặc .DIB (Device Independent
Bitmap). Đặc điểm nổi bật nhất của định dạng BMP là tập tin hình ảnh thường
18


không được nén bằng bất kỳ thuật to n nào. Khi lưu ảnh, c c điểm ảnh được ghi
trực tiếp vào tập tin - một điểm ảnh sẽ được mô tả bởi một hay nhiều byte tùy thuộc
vào giá trị của ảnh. Do đó, một hình ảnh lưu dưới dạng BMP thường có kích cỡ rất
lớn, gấp nhiều lần so với các ảnh được nén. Ảnh bitmap được chia thành ba dạng:
ảnh nhị phân (ảnh đen trắng), ảnh đa mức xám, ảnh màu.
+ Ảnh đen trắng: là ảnh mà mỗi điểm ảnh chỉ thể hiện một trong hai trạng th i
0 và 1 để biểu diễn trạng th i điểm ảnh đen hay trắng.

Hình 1.2: Ví dụ về ảnh đen trắng [4]

+ Ảnh đa mức x m: là ảnh mà mỗi điểm ảnh được biểu diễn bởi một gi trị và
đó là cường độ s ng của điểm ảnh.

Hình 1.3: Ví dụ về ảnh đa cấp xám [4]

+ Ảnh màu: Là ảnh mà mỗi điểm ảnh được biểu diễn bởi ba đại lượng R, G, B.
Số lượng màu có thể của loại ảnh này lên tới 265^3 màu kh c nhau. Nhưng số
lượng màu trên thực tế của một ảnh nào đó thường kh nhỏ. Để tiết kiệm bộ nhớ với
19


c c ảnh có số lượng màu nhỏ hơn 256 thì màu c c điểm ảnh được lưu trữ dưới dạng
bảng màu. Với ảnh có số màu lớn thì c c điểm ảnh không tổ chức dưới dạng bảng

màu, khi đó gi trị của c c điểm ảnh chính là gi trị của c c thành phần màu R,G,B.
Với ảnh có số lượng màu lớn tùy theo chất lượng ảnh mà quyết định số bit để biểu
diễn cho mỗi màu thường là 24 bit, hoặc 32 bit. Với ảnh 24 bit mỗi thành phần màu
được biểu diễn bởi một byte (8 bit).

Hình 1.4: Ví dụ về ảnh màu [4]

1.2.3.1. Các thuộc tính tiêu biểu của một file ảnh BMP
- Số bit trên mỗi điểm ảnh (bit per pixel), thường được ký hiệu bởi n. Một ảnh
BMP n-bit có 2n màu. Gi trị n càng lớn thì ảnh càng có nhiều màu, và càng rõ nét
hơn. Gi trị tiêu biểu của n là 1 (ảnh đen trắng), 4 (ảnh 16 màu), 8 (ảnh 256 màu),
16 (ảnh 65536 màu) và 24 (ảnh 16 triệu màu). Ảnh BMP 24-bit có chất lượng hình
ảnh trung thực nhất.
- Chiều cao của ảnh (height), chiều rộng của ảnh (width), điểm ảnh (pixel).
1.2.3.2. Cấu trúc chi tiết và ỹ nghĩa từng thành phần ảnh bitmap
 Cấu trúc chi tiết:
Ảnh bitmap đựợc lưu trữ dưới dạng nhị phân, một tệp dạng bitmap được chia
thành c c phần cơ bản như sau:
+ Phần tiêu đề tệp (Bitmap header)
20


+ Thông tin về ảnh (Bitmap Information)
+ Bảng màu (Palette Table)
+ Vùng dữ liệu (Data)
Thứ tự được lưu trữ trong bộ nhớ như sau: Bitmap Header → Bitmap Information
→ Palette Table → Bitmap Data.
 Ý nghĩa của c c phần trong tệp ảnh bitmap:
+ Bitmap Header:
Mô tả thông tin chung về tệp định dạng bitmap, độ lớn của phần này cố định

với mọi tệp bitmap.
+ Bitmap Information:
Mô tả thông tin về ảnh được lưu trữ, độ lớn của phần này cố định.
+ Pallete Table:
Bảng màu của ảnh bitmap, độ lớn của phần này có thể bằng khơng (khơng có
bảng màu) đối với ảnh đen trắng và ảnh màu có số lượng màu lớn hơn 256 màu.
+ Bitmap Data: Thông tin về từng điểm ảnh, độ lớn của phần này phụ thuộc
vào kích thước ảnh. Phần Bitmap Data lưu trữ ảnh theo hướng từ dưới lên trên và từ
tr i qua phải.
 Kích thước và gi trị c c trường trong tệp ảnh:
Bitmap Header:
Phần này có độ lớn cố định là 14 bytes, dùng để mô tả thông tin chung về tệp
như: Kiểu tệp, độ lớn và một số thông tin liên quan đến tệp.
Offset(byte)

Giá Trị

Ý nghĩa

1

„B‟

Định dạng kiểu tệp

2

„M‟

Định dạng kiểu tệp


3->6

Unsigned long

Kích thước tệp

7->10

Zero

Reserved

11->14

Unsigned long

Địa chỉ phần dữ liệu

Bảng 1.1: Ý nghĩa từng trường trong vùng Bitmap Header
21


Trong phần Bitmap Header có mơ tả thơng tin về độ dài tệp, thông tin này
thực sự cần thiết với mọi chương trình. Tuy nhiên qua thực nghiệm thấy rằng với
một số tệp thơng tin này khơng chính x c. Do đó trong b o c o đưa c ch tính kích
thước tệp bitmap thơng qua cơng thức:
Tệp_Size = Sizeof(Bitmap Header) + Sizeof(Bitmap Infor) + Sizeof(Pallete) +
Sizeof(Data)
Địa chỉ vị (offset) của vùng dữ liệu có thể được x c định thông qua công thức:

Địa chỉ vùng data = 54+ Sizeof(Pallete)
Đối với ảnh đen trắng và ảnh màu có số lượng màu lớn hơn 256 thì gi trị địa
chỉ vị cố định là 54.
Bitmap Information:
Phần Bitmap Information dùng để mô tả thông tin về ảnh đang dùng được lưu
trữ trong tệp kích thước của phần này cố định là 40 byte. Ý nghĩa và gi trị của từng
trường trong vùng Bitmap Infor được mô tả chi tiết trong bảng:
Offset (byte)

Giá Trị

Ý nghĩa

1->4

40

5->8

Unsigned long

Độ rộng của Ảnh tính theo Pixel

9->12

Unsigned long

Độ cao của Ảnh tính theo Pixel

13->14


1

15->16

Unsigned long

Số bit để biểu diễn 1 pixel

17->20

Unsigned long

Kiểu nén

21->24

Unsigned long

Độ lớn của ảnh (byte)

25->28

Unsigned long

Độ phân giải của ảnh theo chiều ngang

29->32

Unsigned long


Độ phân giải của ảnh theo chiều dọc

33->36

Unsigned long

Số lượng màu trong bảng màu

37->40

Unsigned long

Số màu quan trọng

Số lượng byte của vùng bitmap info

Number of Color Plans

Bảng 1.2: Ý nghĩa từng trường trong vùng BitmapInfor
22


Pallete Table:
Tiếp theo là Palette màu của BMP, gồm nhiều bộ có kích thước 4 byte xếp liền
nhau theo cấu trúc Blue - Green - Red và một Byte dành riêng cho Itensity. Kích
thước của vùng Palette màu bằng 4 x số màu của ảnh. Nếu số bits màu của ảnh
(byte 15 - 16 của Info là 24 hoặc 32 thì khơng có vùng Palette). Vì Palette màu của
màn hình có cấu tạo theo thứ tự Red - Green - Blue nên khi đọc Palette màu của ảnh
BMP vào ta phải chuyển đổi lại cho phù hợp. Số màu của ảnh được biết dựa trên số

bits cho 1 pixel cụ thể là:
Nếu là ảnh 24 bit, thì ColorTable khơng được biểu diễn.
Nếu là ảnh 8 bit thì ColorTable chứa 256 “entries” với mỗi “entry” chứa 4
byte của dữ liệu, 3 byte đầu tiên là gi trị cường độ màu Blue, Green, Red. Byte
cuối cùng không được sử dụng và bằng zero.
Bitmap Data:
Vùng dữ liệu ảnh là gi trị của điểm ảnh, kích thước của vùng dữ liệu ảnh phụ
thuộc vào độ rộng, chiều cao và kiểu ảnh.
Với ảnh 8 bit màu thì ta có cơng thức:
Sizeof(Data) = Width * Height
Với ảnh có số màu lớn hơn 256 ta có cơng thức:
Sizeof(Data) = Width * Height * Bit_Number_of_Pixel
Vậy tại vùng Data là gi trị c c thành phần màu cơ bản, số lượng bit dùng để
biểu diễn gi trị cho từng thành phần màu có thể sẽ kh c nhau phụ thuộc vào chất
lượng ảnh. Ảnh 24 bit mỗi thành phần màu đựơc lưu trữ bởi 8 bit và thứ tự lưu trữ
là B, G, R.
1.4. Tìm hiểu phương pháp nhúng dữ liệu LSB (Least Significant Bit)
1.4.1. Khái niệm bit có trọng số thấp LSB
Bit có trọng số thấp là bit ít quan trọng nhất, có ảnh hưởng ít nhất tới việc
quyết định tới màu của mỗi điểm ảnh, vì vậy khi ta thay đổi bit ít quan trọng của
một điểm ảnh thì màu của mỗi điểm ảnh mới sẽ tương đối gần với điểm ảnh cũ.
Như vậy kỹ thuật tách bit trong xử lý ảnh đựợc sử dụng rất nhiều trong quy trình
giấu tin. Việc x c định LSB của mỗi điểm ảnh trong một bức ảnh phụ thuộc vào
định dạng của ảnh và số bit màu dành cho mỗi điểm của ảnh đó. Ví dụ đối với ảnh
23


16 bit thì 15 bit là biểu diễn 3 màu RGB của điểm ảnh cịn bit cuối cùng khơng
dùng đến thì ta sẽ tách bit này ra ở mỗi điểm ảnh để giấu tin, hoặc với ảnh 256 màu
thì bit cuối cùng trong 8 bit biểu diễn một điểm ảnh được coi là bit ít quan trọng

nhất.
Ví dụ: Tách bit cuối cùng trong 8 bit biểu diễn mỗi điểm ảnh của ảnh 256 màu
1001110 0

1001010 1

1110001 0

Bảng 1.3: Bit cuối cùng được coi là ít quan trọng nhất

Trong phép tách này ta coi bit cuối cùng là bit ít quan trọng nhất, thay đổi giá
trị của bit này thì sẽ thay đổi giá trị của điểm ảnh lên hoặc xuống đúng một đơn vị.
Ví dụ như gi trị điểm ảnh là 234 thì khi thay đổi bit cuối cùng nó có thể mang
giá trị mới là 235 nếu đổi bit cuối cùng từ 0 thành 1. Với sự thay đổi nhỏ đó ta hi
vọng là cấp độ màu của điểm ảnh sẽ khơng bị thay đổi nhiều.
1.4.2. Thuật tốn nhúng dữ liệu LSB
Phần này sẽ trình bày một thuật to n nhúng dữ liệu trong ảnh màu 24 bit
bitmap.
Thuật toán LSB thực hiện dựa trên việc x c định các bit ít quan trọng nhất của
bức ảnh để thay thế bằng các bit thơng tin cần giấu.
Bit ít quan trọng của một bức ảnh là bit có ảnh hưởng ít nhất tới việc quyết
định tới màu của mỗi điểm ảnh, vì vậy khi ta thay đổi bit ít quan trọng của một
điểm ảnh thì màu của mỗi điểm ảnh mới sẽ tương đối gần với điểm ảnh cũ. Như
vậy, kỹ thuật tách bit trong xử lý ảnh đựợc sử dụng rất nhiều trong quy trình giấu
tin. Việc x c định LSB của mỗi điểm ảnh trong một bức ảnh phụ thuộc vào định
dạng của ảnh và số bit màu dành cho mỗi điểm của ảnh đó.
Phương pháp LSB (Least Significant Bit) sẽ thay thế bit ít quan trọng nhất,
thường là bit cuối của mỗi mẫu dữ liệu bằng bit tin. Như vậy trên mỗi pixel của một
ảnh BMP 24bit có thể giấu được từ 1 đến 3 bit tin.
Ưu điểm của phương ph p này là dễ cài đặt và cho phép giấu dữ liệu nhiều.

Có thể tăng thêm dữ liệu giấu bằng cách sử dụng hai bit LSB. Tuy nhiên cách làm
này cũng làm tăng nhiễu trên đối tượng chứa dẫn đến đối phương dễ phát hiện và
thực hiện các tấn cơng. Vì vậy dữ liệu chứa cần phải được chọn trước khi giấu sử
dụng phương ph p này. [1, 4]
24