Giấu tin trên video sử dụng khóa công khai

Bài viết đề xuất một phương pháp giấu tin thích nghi trên video. Thông tin mật được mã hóa bởi thuật toán RSA (Rivest - Shamir - Adleman) với khóa công khai từ người nhận cung cấp sau đó nhúng vào vùng các đối tượng chuyển động của video chứa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giấu tin trên video sử dụng khóa công khai Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XI về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Hà Nội, ngày 09-10/8/2018 DOI: 10.15625/vap.2018.00024 GIẤU TIN TRÊN VIDEO SỬ DỤNG KHÓA CÔNG KHAI Phan Văn Hiệp1, Hoàng Xuân Dương2, Đào Duy Liêm2, Nguyễn Thị Minh Thy2 1 Trường Đại học Văn Hiến, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 2 Trường Đại học Công nghệ Sài Gòn, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam HiepPV@vhu.edu.vn, {duong.hoangxuan, liem.daoduy, thy.nguyenthiminh}@stu.edu.vn TÓM TẮT: Trong bài báo này chúng tôi đề xuất một phương pháp giấu tin thích nghi trên video. Thông tin mật được mã hóa bởi thuật toán RSA (Rivest - Shamir - Adleman) với khóa công khai từ người nhận cung cấp sau đó nhúng vào vùng các đối tượng chuyển động của video chứa. Quá trình nhúng thông tin sử dụng thuật toán LSB (Least Significant Bit) kết hợp để giảm sự thay đổi trên các khung ảnh chứa. Toàn bộ thí nghiệm được thực hiện với bộ dữ liệu PETS2009 trên Matlab 2016a cùng một toolbox của Maple để xử lý các số nguyên lớn. Từ khóa: Giấu tin trên video, LSB kết hợp, RSA, Theo dõi đối tượng chuyển động. I. GIỚI THIỆU Cuộc cách mạng về thông tin số đã tạo ra những thách thức mới để truyền tin nhắn một các an toàn và bảo mật. Nhiều phương pháp tiếp cận đã được phát triển để giải quyết vấn đề bảo mật thông tin như mật mã và giấu tin. Trong khi mật mã tạo nên dữ liệu vô nghĩa đối với thám mã thì kỹ thuật giấu tin làm cho dữ liệu mật gần như biến mất trên đối tượng chứa. Sự kết hợp giữa mật mã và giấu tin sẽ tạo nên một hệ thống an toàn và hiệu quả. Một hệ mã hóa được xem là an toàn nếu thời gian tấn công tìm bản rõ là rất lớn, còn đối với hệ thống giấu tin sẽ được xem là an toàn nếu không gây bất kỳ sự nghi ngờ nào cho các thám mã. Để đạt được điều này, một số thuật toán giấu tin thích nghi đã được nghiên cứu và phát triển. Trong [1], [2], các tác giả đã sử dụng âm thanh và hình ảnh để nhúng thông điệp ẩn, các phương pháp này không đảm bảo tính vô hình do vùng nhúng thông tin chưa được chọn một cách thích hợp. Một phương pháp tăng cường bảo mật cho hệ thống ẩn dữ liệu cũng đã được đề xuất trong [3] sử dụng kỹ thuật mã hóa và nén dữ liệu, phương pháp này có tính vô hình cao đã bổ sung thuật toán nén Huffman trước khi nhúng dữ liệu. Trong [4], các tác giả đã thực hiện nhúng thông tin vào vùng da người trên các đoạn video để giảm sự nghi ngờ cho các thám mã. Trong [5], [6], [7] thuật toán theo dõi đối tượng chuyển động được áp dụng để chọn vùng nhúng các thông tin nhạy cảm. Phương pháp nhúng chủ yếu dùng LSB vì các ưu điểm nổi trội về tính vô hình và dung lượng nhúng. Một số phương pháp kết hợp mật mã và giấu tin cũng đã được đề xuất nhằm tăng tính bảo mật cho dữ liệu [8], [9], [10]. Tuy nhiên, trong [8], [9] việc truyền khóa trên các kênh an toàn gây không ít tốn kém cho hệ thống còn trong [10], khóa công khai RSA 512 bit được sử dụng để mã hóa thông tin mật nhưng độ dài khóa còn chưa đủ an toàn [11], [12], [13]. Trong [7], chúng tôi đã thực hiện nhúng thông tin mật vào các vùng đối tượng chuyển động trên video với thuật toán giấu tin miền biến đổi sử dụng phép biến đổi wavelet rời rạc (Discrete Wavelet Transform - DWT). Trong bài báo này chúng tôi đề xuất kỹ thuật nhúng thông tin trên các vùng biên chuyển động áp dụng thuật toán theo dõi đối tượng chuyển động kết hợp với tách biên ảnh. Nhằm giảm xác suất thay đổi trên đối tượng chứa tin, chúng tôi phát triển thuật toán giấu tin LSB với sự tham gia của hai pixel liên tiếp. Cuối cùng, thuật toán mã hóa khóa công khai mạnh mẽ RSA 15360 bit được sử dụng để đảm bảo an toàn cho dữ liệu mật. Cấu trúc tiếp theo của bài báo như sau: Phần II trình bày về mật mã RSA, phần III mô tả quá trình theo dõi đối tượng chuyển động và tách biên, phần IV trình bày về thuật toán giấu tin LSB kết hợp, phần V là mô hình hệ thống đề xuất, phần VI là các kết quả thực nghiệm và phần VII là kết luận. II. MẬT MÃ KHÓA CÔNG KHAI RSA Hệ mã khóa công khai RSA được xây dựng bởi các tác giả: Ron Rivest, Adi Shamir và Len Adleman tại học viện MIT vào năm 1977, nó đánh dấu một sự tiến bộ vược bậc của lĩnh vực mật mã học trong việc sử dụng khóa công cộng. Thuật toán RSA có hai khóa: khóa công khai (hay khóa công cộng) và khóa bí mật (hay khóa cá nhân). Mỗi khóa là những số cố định sử dụng trong quá trình mã hóa và giải mã. Khóa công khai được công bố rộng rãi cho mọi người và được dùng để mã hóa. Những thông tin được mã hóa bằng khóa công khai chỉ có thể được giải mã bằng khóa bí mật tương ứng. Nói cách khác, mọi người đều có thể mã hóa nhưng chỉ có người biết khóa cá nhân (bí mật) mới có thể giải mã được. Hoạt động của RSA dựa trên ba quá trình: tạo khóa, mã hóa và giải mã. 2.1. Tạo khóa Chọn 2 số nguyên tố lớn ngẫu nhiên p và q với p ≠ q. Sau đó tính n = p x q. Tính giá trị hàm số Euler: (n) ( p 1)(q 1) (1) Chọn một số tự nhiên e sao cho 1 < e < (n) và là số nguyên tố cùng nhau với ( n) . Phan Văn Hiệp, Hoàng Xuân Dương, Đào Duy Liêm, Nguyễn Thị Minh Thy 185 Tìm d sao cho: d e 1 mod( (n)) (2) Lúc này khóa công khai là n và số mũ công khai e. Khóa bí mật là n và số mũ bí mật d. 2.2. Mã hóa c me mod n (3) với c là bản mã và m là bản rõ. 2.3. Giải mã m c d mod n ...