Mc lc
1
I. 
1. 
I.1. 
Thông tin là một khái niệm trừu tượng, thể hiện dưới nhiều dạng thức khác
nhau. Thông tin có thể phát sinh, được lưu trữ, được biến đổi trong những vật mang
tin. Thông tin có thế được truyền đi, được sao chép hoặc xử lý, đế cho chúng ta các
thông tin có ý nghĩa thiết thực. Thông tin được biểu hiện bằng các tín hiệu vật lý.
Máy tính không thể hiểu được từ ngữ, sách báo tranh ảnh theo nghĩa thông
thường. Máy tính chỉ lưu trữ, xử lý những thông tin đã được số hoá thành từng bit -
giá trị nhỏ nhất của thông tin, hoặc thành một nhóm bit gọi là byte. Bit có thể có hai
giá trị tắt-off/mở-on, hoặc hai giá trị có/không, 0 - zero/1 - one.
Máy tính được chế tạo với các thiết bị chuyến mạch (switching device), có thể
chuyển trạng thái dữ liệu sang dạng những số 0 và 1 của hệ thống số nhị phân. Đó
là hệ thống số bao gồm tất cả các số biểu diễn bởi hai ký hiệu 0 và 1.
I.2.  !
Giấu tin là giấu (hoặc nhúng) một lượng thông tin số vào trong đối tượng dữ liệu
số khác. “Giấu tin” nhiều khi không phải chỉ hành động giấu theo nghĩa thông
thường, mà chỉ mang ý nghĩa quy ước.
❖ Mục đích của giu tin
Giấu tin phc v cho hai mc đích trái ngược nhau:
 Bảo mật cho những dữ liệu được giấu trong đối tượng chứa.
 Bảo đảm an toàn (bảo vệ bản quyền) cho chính đối tượng chứa dữ liệu giấu
trong đó.
Hai mc đích giấu tin phát triến thành hai lĩnh vc với yêu cầu và tính chất "#
$!%
 Giấu thông tin bí mật (Steganography).
2
 Thủy vân số (Watermarking).
H^nh 1: hai lĩnh vực của giấu tin.

quan trọng, thay thế trong miền tần số, các kỹ thuật trải phổ, thống kê )
. Phương pháp tạo các phương tiện chứa: Từ thông điệp cần chuyển đi, sẽ
tạo ra hợp lý phương tiện chứa, đế phc v cho việc truyền thông tin đó.
I.4.3. 4567:=#;>#?@=
. Giấu thông tin bí mật.
. Giấu thông tin thuỷ vân.
I.5. #()-2"8!9 !
I.5.1. 4*+#,$
Để có thế che giấu thông tin an toàn và hiệu quả, ngoài việc phải có thuật toán
giấu tin tốt, giao thức liên lạc đảm bảo, phương tiện chứa phù hợp cũng là yếu tố
quan trọng.
Phương tiện chứa C có thể là bất kỳ dạng dữ liệu nào mà máy tính có thể đọc
được như file h^nh ảnh, âm thanh số, bản tin dạng text Nhưng phương tiện chứa
phải có đủ lượng thông tin dư thừa tối thiểu, để có thể giấu thông tin, v^ dữ liệu khi
biến đổi để giấu tin, có thể bị phát hiện.
Có hai yêu cầu đặt ra với phương tiện chứa:
. Phương tiện chứa tin phải được giữ bí mật.
. Không sử dng phương tiện chứa tin đến lần thứ hai.
Yêu cầu thứ nhất để tránh kẻ tấn công có phương tiện chứa đó, th^ việc giấu tin
trở lên vô nghĩa. Yêu cầu thứ hai đế tránh kế tấn công có thế so sánh hai “phiên
bản” phương tiện chứa đó, để phát hiện những chỗ khác nhau, dẫn đến nghi ngờ về
một liên lạc bí mật. Do đó phải huỷ toàn bộ các phương tiện chứa đã được dùng tại
phía người gửi, và phương tiện chứa sau khi đã tách lấy thông tin ở người nhận.
5
Để tránh việc nghi ngờ của kẻ tấn công, phương tiện chứa trước khi giấu tin (C)
và sau khi giấu tin (S), phải đảm bảo giống nhau về mặt tri giác, sau đó mới đến các
yêu cầu về thuộc tính thống kê, về chất lượng
Có thế sử dng nhiều loại phương tiện chứa khác nhau, nhưng v^ lý do phổ biến
và dễ thực hiện, ảnh luôn được coi là phương tiện chứa chủ yếu.
I.5.2. #-#: !

trên nguyên tắc mật mã khoá công khai.
2.1.  !!-!D
Giấu tin thuần tuý là hệ thống giấu tin, không yêu cầu phải trao đổi trước một số
thông tin bí mật.
Trong hệ thống giấu tin thuấn tuý, người giấu tin và người tách tin phải thực
hiện cùng một thuật toán nhúng và tách thông tin, thuật toán này phải được giữ bí
mật.
EF$G% !!-!D
Bộ bốn giá trị = (C, M, D, E) được gọi là Hệ giấu tin thuần tuý trong đó:
C là tập các phương tiện chứa thông tin có thể, M là tập các thông điệp cần giấu
|C| > |M|.
E: CxM C là hàm nhúng và D: C M là hàm tách, với tính chất D(E (c, m)) = m
vớim € M vàc € C.
Trong giấu tin thuần tuý, độ bảo mật thông tin dựa trên chính thuật toán, phương
tiện chứa trước và sau khi nhận tin giấu cũng phải được bảo vệ cẩn thận. Neu đối
phương tấn công vào nơi cất giữ phương tiện chứa, việc giấu thông tin sẽ không
7
hiệu quả, khi đó đối phương không những phát hiện được việc liên lạc bí mật, mà
còn lấy được cả thông tin giấu trong đó.
Phương pháp giấu tin thuần tuý phải được kết hợp với việc mã hoá thông tin.
Trước tiên việc mã hoá sẽ làm tăng độ bảo mật của thông điệp, sau đó nhúng bản
mã vào trong phương tiện chứa. Cách này sẽ làm tăng độ bảo mật và vẫn đảm bảo
tính vô h^nh của kênh liên lạc, nó thực sự khó khăn cho việc phát hiện hay tấn công
các thông điệp.
2.2.  !?@="H>9
Đối với hệ thống giấu thông tin thuần tuý, độ an toàn ph thuộc hoàn toàn vào
độ bí mật của thuật toán giấu và tách thông tin.
Để cho hệ thống an toàn hơn, người ta thực hiện trao đổi một số thông tin bí mật
giữa hai đối tác. Trong hệ thống giấu tin với khoá bí mật, người gửi chọn phương
tiện chứa thông tin, sử dng khoá bí mật k, tiến hành nhúng thông điệp vào phương

có thể nhận ra được.
2.3.  !'J"#"$
Hệ thống giấu tin với khoá công khai cũng yêu cầu có hai khoá: khóa bí mật và
khóa công khai. Khóa công khai được lưu trong Cơ sở dữ liệu khoá công khai,
giống như mật mã với khoá công khai, và được dùng trong quá tr^nh nhúng thông
tin. Khoá bí mật chỉ người nhận mới biết và được dùng trong quá tr^nh tách lấy
thông tin, tái tạo lại thông điệp ban đầu.
Cách dễ nhất để xây dựng hệ thống giấu tin với khoá công khai là sử dng hệ
mật mã với khoá công khai. Giả sử hai đối tác đã trao đối khoá công khai của thuật
toán mã hoá công khai.
Nguyên lý của giấu tin với khoá công khai là dùng hàm giải mã D đế giải mã
trên mọi phương tiện chứa thông tin c, mà không cần quan tâm việc nó chứa hay
không chứa thông điệp bí mật (D là hàm trên tập C). Trong trường hợp phương tiện
chứa không có thông tin thu được khi giải mã, ta chỉ thu được các phần tử ngẫu
nhiên m, ta gọi là các phần tử “ngẫu nhiên tự nhiên ” của phương tiện chứa.
Trong giao thức giấu tin với khoá công khai, khi cố gắng đế tách tin, kẻ tấn công
chỉ có thể nhận được các thông tin “ngẫu nhiên”, v^ không có khoá giải mã tương
ứng.
9
3. KBLMA4NO
3.1.  !2P
Giấu tin trong ảnh, hiện nay, là bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các hệ giấu tin
trong đa phương tiện, bởi lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn, mặt
khác giấu tin trong ảnh đóng vai trò quan trọng trong các ứng dng bảo vệ thông tin
như: nhận thực thông tin, xác định xuyên tạc thông tin, bảo vệ bản quyền tác giả,
điều khiển truy cập, giấu thông tin mật Chính v^ thế vấn đề này đã nhận được sự
quan tâm rất lớn của các cá nhân, tố chức, trường đại học, và viện nghiên cứu trên
thế giới.
Thông tin được giấu vào dữ liệu ảnh nhưng chất lượng ảnh ít thay đối, và “khó”
biết được đằng sau ảnh đó mang thông tin có ý nghĩa. Ngày nay, khi ảnh số đã được

thông tin. Các phương pháp giấu tin trong audio đều lợi dng điểm yếu trong hệ
thống thính giác của con người.
3.3.  !2'@:
Cũng giống như giấu tin trong ảnh hay trong audio, giấu tin trong video cũng
được quan tâm, và phát triến mạnh mẽ cho nhiều ứng dng như điều khiến truy cập
thông tin, nhận thực thông tin và bảo vệ bản quyền tác giả.
Các kỹ thuật giấu tin trong video phát triển mạnh mẽ, và cũng theo hai khuynh
hướng là thuỷ vân số và data hiding. Một phương pháp giấu tin trong video được
đưa ra bởi Cox, là phương pháp phân bố đều. Ý tưởng cơ bản là phân phối tin giấu
dàn trải theo tần số của dữ liệu chứa (gốc). Người ta đã dùng hàm cosin riêng và hệ
số truyền sóng riêng để giấu tin.Trong các thuật toán khởi nguồn, kỹ thuật cho phép
giấu ảnh vào video, nhưng thời gian gần đây các kỹ thuật cho phép giấu cả âm
thanh và h^nh ảnh vào video. Phương pháp Swanson đã giấu theo khối, đã giấu
11
được 2 bít vào khối 8*8. Gần đây nhất là phương pháp Mukherjee, giấu audio vào
video sử dng cấu trúc lưới đa chiều.
Kỹ thuật giấu tin sử dng cả đặc điểm thị giác và thính giác của con người.
4. 4NO44KBQKNRA4NO

Có nhiều phương pháp giấu tin trong các phương tiện chứa, nhưng trong phần
này chỉ xin tr^nh bày phương pháp thay thế. Đó là thay thế các phần tử ít quan trọng
của phương tiện chứa bằng các bit của thông điệp cần chuyển đi.
4.1. 0"D!
Ký hiệu c là phương tiện chứa, giả sử nó có độ dài là l(c), được biểu diễn bằng
chuỗi các thành phần C
i
(1 ≤ i ≤ l(c)).
Ví d là các vectơ ảnh, dòng các ảnh theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên
xuống dưới, hoặc chuỗi các mẫu theo thời gian của âm thanh số.
Các giá trị của C

hiện nay cũng rất phổ biến, nhưng gặp nhiều khó khăn do kỹ thuật giấu tin phức tạp
hơn.
Có hai cách thay thế:
$TV##H>W!$2XYMZ/[(Least Significant Bit) được thực hiện
với ảnh màu (ví d loại 16 bit và 24 bit) và ảnh đa cấp xám.
Với các loại ảnh này, mỗi điểm ảnh được biểu diễn bằng số lượng lớn các bit,
vai trò các bit là không giống nhau. Nếu có sự thay đổi ở các bit ít quan trọng nhất,
th^ phương tiện chứa cũng bị biến động không đáng kể, và đối phương cũng khó
nhận ra. Người giấu tin sẽ thay thế các bit LSB trong phương tiện chứa tin bằng các
bit của thông điệp bí mật. Người nhận có thể dễ dàng tách các tin mà anh ta có hiếu
biết nhất định về thuật toán giấu thông tin mật và khoá giấu thông tin.
$TV##H2##'\$29P%
Phương pháp này khó thực hiện hơn, nhưng bù lại có tác dng hơn so với việc
thay thế LSB.
13
Ta hãy xét các file ảnh đen trắng, mỗi điểm ảnh chỉ được biểu diễn bằng một bit
có trạng thái 0 hoặc 1, biểu diễn điểm đó là đen hay trắng. Người ta không thế vận
dng phép thay thế LSB và cũng không thế tuỳ tiện đảo bit 0 1 hay ngược lại, v^
làm như vậy sẽ dễ xuất hiện các chấm màu lạ, dễ bị phát hiện.
Người ta phải chia ma trận ảnh ra thành các khối không giao nhau, thường là các
khối h^nh vuông, h^nh chữ nhật. Dựa trên các tính chất của mỗi khối đó, người ta
giấu tin bằng phép đảo bít theo quy ước.
4.3. $T;]##H>W!$2X 
^*_
Ta biết rằng khi một số được biếu diễn bằng một dãy các giá trị nhị phân, vai trò
của các bit là rất khác nhau trong dãy đó, khi các bit ít quan trọng mà bị thay đổi, th^
giá trị mà nó biểu diễn thay đổi không đáng kể.
!9
Thay thế các bit LSB (các bit ít quan trọng nhất) có lẽ là kỹ thuật đơn giản nhất
trong các kỹ thuật giấu tin. Ta xét phương tiện chứa là ảnh, sẽ tr^nh bày các bước cơ

j i
M
i
:= LSB(C
j i
);
End for
!54.3.2 : Quá tr^nh tách bằng phương pháp thay đổi LSB
For i : = 1 to l(m) do
Tính toán j
i
để lưu trữ bit thứ i của thông điệp
mj: = LSB(c
ji
);
End for
Ảnh dùng làm phương tiện chứa là ảnh mầu hoặc là ảnh đa cấp xám.
Ảnh đã giấu tin có kích thước không đổi so với ảnh làm phương tiện chứa ban
đầu.
H^nh 4: Các thành phần trong thuật toán LSB
9cd
Phương pháp giấu tin mật bằng cách thay đổi các bit LSB là kỹ thuật đơn giản,
dễ thực hiện, nhưng đồng thời cũng dễ bị tấn công phá vỡ.
Nếu các điểm trong phương tiện chứa được lựa chọn một cách tuần tự, liên tc,
th^ kẻ tấn công b^nh thường nhất, với năng lực tính toán thông thường, cũng có thể
dễ dàng tách các bit, và tái lập được thông điệp đã giấu vào trong đó. Đây là loại
bảo mật mà độ an toàn dựa trên giả thiết “đối phương không hiểu biết g^ về thuật
toán giấu tin đang dùng”.
15
Để sử dng phương pháp giấu tin này an toàn, người ta phải mã hoá thông điệp

End for
Tạo chuỗi ngẫu nhiên k
i
sử dng mầm khoá k:
n : = k
i
;
for i: = 1 to l(m) do
S
n
: = c
n
;
m
i
: = LSB(c
n
);
n : = n + k
i
;
end for
!5`aba`%Tách thông tin ?dng lặp ngẫu nhiên Tạo
chuỗi ngẫu nhiên ki sử dng mầm khoá k:
16
n : = k
i
;
for i: = 1 to l(m) do
mi: = LSB(c

nữa, lúc này, người ta không lấy điếm ảnh làm phần tử cơ bản, mà phải lựa chọn
khối điểm ảnh (vùng ảnh) làm phần tử cơ bản, để giấu tin.
EF$%
Vùngcủa phương tiện chứa là một tập con khác rỗng {c
i
, C
i
(c)}.
Bằng việc chia phương tiện chứa thành các vùng không giao nhau, ta có thể thực
hiện:
. Giấu thông tin trên một vùng, hay một số vùng của phương tiện chứa tin,
chứ không phải trên toàn bộ phương tiện chứa tin.
. Giấu một bit thông tin lên một vùng phương tiện chứa tin, chứ không phải
lên một phần tử của phương tiện chứa tin.
!9
Một bit chẵn lẻ của một vùng chứa I trong phương tiện chứa, được tính theo
công thức:
Trong bước nhúng, l(m) được chọn để không giao nhau với các vùng trong
phương tiện chứa tin I
i
(1 < i < l(m)), mỗi bước mã một bit rrij bí mật trong bit chẵn
lẻ p(I
i
). Nếu bit chẵn lẻ của một vùng không phù hợp với bit m
j
, một LSB của giá trị
trong I
j
được thay đối. Ket quả là p(I
i

chứa và độ lớn của thông điệp.
Ví d cần giấu thông điệp có độ dài khoảng 100 ký tự (khoảng 800 bit nhị phân)
vào trong ảnh kích thước 512 X 512 pixel, cần tối thiểu 800 khối. Để đáp ứng hai
yêu cầu trên kích thước mỗi khối sẽ không vượt qua 327 điểm ảnh.
Với mc đích giấu tin bí mật th^ càng giấu được nhiều càng tốt, nhưng đế đảm
bảo an toàn tránh bị phát hiện, cần phải giới hạn tối đa kích thước thông điệp có thế
giấu trong đó. Ví d với tỷ lệ an toàn là 60 (60 pixel cho một bit), file ảnh 512 X
512 nêu trên chỉ cho phép giấu thông điệp có kích thước tối đa: 4369 bit tương
đương với khoảng 546 ký tự ASCII.
Cũng giống như phương pháp thay đổi LSB, để tăng độ bảo mật, người ta không
giấu tin tuần tự, mà dùng thuật toán lựa chọn các khối để giấu tin. Cách này thực
hiện đơn giản, hiệu quả cao.
Một cách khác là thay đổi kích thước của các khối giấu tin (thay đổi m,n) theo
một thuật toán thống nhất giữa hai phía người gửi, nhận.
Cả hai cách trên đều giống như việc sử dng đồng thời hai khoá, và độ phức tạp
đế thám mã tăng lên nhiều.
4.5. 'EPg!
^*f
Trong các thuật toán giấu tin đã tr^nh bày trên đây, các thông tin bí mật được
giấu theo cách tuần tự cho dù là giấu trong các khối (hoặc các điểm), liên tiếp hay
bỏ cách. Cách làm này đơn giản hơn cho người giấu tin, nhưng dễ bị tấn công, bởi
chúng có khả năng kết hợp giữa tấn công vét cạn và nhận dạng tự động [5,6].
Người ta còn có thể giấu tin một cách ngẫu nhiên, để tăng cường độ bảo mật.
Neu một phương tiện chứa tin mà tất cả các bit của nó đều có thể truy nhập được
trong quá tr^nh nhúng tin, các bit thông điệp bí mật có thế được phân bố ngẫu nhiên
20
trên toàn bộ phương tiện chứa mà không cần tuân theo một thứ tự nào. Kỹ thuật này
gây nhiều khó khăn cho kẻ muốn tấn công, bởi chúng khó có thể xác định được trật
tự khi gắn vào.
Thuật toán Cách thứ nhất:

^*f
Với các thuật toán trên đây, chủ yếu dùng đế giấu thông điệp dạng text vào
phương tiện chứa (được sử dng nhiều nhất là ảnh). Do kích thước các file có tỷ lệ
chênh lệch khá lớn, ta có thể dễ dàng lựa chọn kích thước khối giấu tin và thuật
toán. Chấp nhận giảm chất lượng ảnh đế giấu tin cũng là một trường hợp đặc biệt
của hệ thống giấu tin thay thế, trong đó bức ảnh đóng vai trò là phương tiện chứa
tin, đồng thời là thông điệp bí mật.
!9
Với một ảnh làm phương tiện chứa và một ảnh bí mật cần gửi đi, bằng các kỹ
thuật tách các bit LSB, người gửi thay đối 4 bit có trọng số thấp nhất (của các giá trị
xám hoặc màu) của ảnh làm phương tiện chứa, bằng 4 bit có trọng số cao nhất của
ảnh bí mật.
Tại phía người nhận một thủ tc ngược lại sẽ được thực hiện đế tách các dữ liệu
bí mật ra khỏi phương tiện chứa. Trong nhiều trường hợp, khi thay đổi 4 bit có
trọng số thấp nhất của phương tiện chứa, người ta khó nhận thấy được sự suy giảm
chất lượng của ảnh phương tiện chứa. Nhưng với 4 bit có trọng số cao nhất trong
ảnh bí mật, người nhận có thế tái tạo lại được một h^nh ảnh khá hoàn hảo của thông
điệp truyền đi.
4.7.  !2P(!
22
Trong điều kiện khoa học kỹ thuật phát triển như hiện nay, ảnh màu đang ngày
càng phố biến và đang dần thay thế ảnh đen trắng. Tính đa dạng về màu sắc trong
ảnh làm tăng khả năng cảm nhận của con người, nhưng cũng làm cho con người
khó nhận biết những thay đổi nhỏ về màu sắc. V^ những điều kiện đó, ảnh màu trở
thành phương tiện chứa hữu hiệu đối với các kỹ thuật giấu tin.
Ảnh màu có dung lượng lớn, nên cho phép giấu được nhiều thông tin hơn và
khó bị kẻ giám sát phát hiện ra. Tuy vậy với nhiều loại định dạng màu khác nhau
như hiện nay, để có thể giấu tin trong ảnh màu, chúng ta phải hiểu rõ bản chất của
từng loại ảnh, qua đó sẽ dùng kỹ thuật giấu tin tương ứng. Sau đây chúng ta t^m
hiểu các kỹ thuật giấu tin với các loại định dạng ảnh khác nhau.

của giá trị màu sẽ ánh xạ sang một màu gần với màu ban đầu hơn và mắt người sẽ
khó cảm nhận hơn.
9cd
Các định dạng ảnh màu có sử dng bảng màu, trước đây được dùng khá nhiều
do ưu điếm là kích thước nhỏ. Nhưng gần đây các nhà nghiên cứu đã đề xuất khá
nhiều thuật toán nén mạnh, cho phép có được ảnh màu chất lượng cao và nhiều màu
nhưng dung lượng nhỏ. Các ảnh màu có dùng bảng màu đang dần được ít sử dng,
và các phương pháp giấu tin trên chúng cũng ít dần.
4.7.2.  !2##P(!*j
Với kỹ thuật hiện đại, thuật toán nén có chất lượng cao và dung lượng của thiết
bị lưu trữ ngày càng lớn, dùng ảnh màu chất lượng đang trở lên phố biến hơn. Các
ảnh màu (ví d như loại 16 bit và 24 bit) và ảnh đa cấp xám (từ đây sẽ gọi chung là
ảnh màu) - do có quá nhiều màu và cấp độ màu, nên thực sự là môi trường lý tưởng
để giấu tin và người ta có thể áp dng nhiều kỹ thuật giấu tin trên đó.
^*f
24
Với kỹ thuật giấu tin bằng cách thay đổi các giá trị LSB, người ta có thể thay đối
không chỉ 1 bit, mà còn nhiều hơn, đế tăng thêm tỷ lệ tin được giấu. Các nghiên cứu
sinh học cho thấy, hệ cảm nhận của mắt người rất kém nhạy cảm với màu xanh
dương tức là có thể thay đổi nhiều hơn, mà vẫn khó bị phát hiện bằng mắt thường.
!9
Như đã nói trên, ảnh màu thực sự là môi trường lý tưởng để giấu tin. Đối với
thuật toán thay đổi LSB, thay thế theo quy ước rồi ghép ngược trở lại, tuỳ theo kích
thước của thông điệp và kích thước ảnh, ta có thể thay đổi tại một hay một so bit
LSB trong ba thành phần màu RGB. Riêng thành phần Blue là khi thay đổi khó bị
phát hiện nhất, nên ta có thể thay đổi một số lượng bit nhiều hơn trong thành phần
đó, mà vẫn có thể đảm bảo an toàn.
Đối với phương pháp giấu tin trong các khối của phương tiện chứa, để có các
ma trận ảnh nhị phân đầu tiên ta tách lấy các giá trị LSB của mỗi điếm ảnh từ ảnh
màu F đó, như vậy từ ảnh màu đã tạo ra được ảnh đen trắng F