Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYỄN THỊ HẠNH
THỦY VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ
DỰA TRÊN KỸ THUẬT TỐI ƢU HOÁ
ÁP DỤNG THUẬT TOÁN TÌM KIẾM THEO MẪU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS BÙI THẾ HỒNG
Thái Nguyên - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYỄN THỊ HẠNH THỦY VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ
DỰA TRÊN KỸ THUẬT TỐI ƢU HOÁ
ÁP DỤNG THUẬT TOÁN TÌM KIẾM THEO MẪU
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 604801
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS BÙI THẾ HỒNG
Phản biện
2:.........................................................................................
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại:
Vào hồi...... giờ...... ngày....... tháng........ năm 20...
Có thể tìm hiểu luận văn tại trung tâm học liệu Đại học Thái
Nguyên
Và thư viện Trường/Khoa:…………………………….
(Ghi tên thư viện đơn vị) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan : Luận văn “Nghiên cứu và phát triển kỹ thuật thủy
vân cơ sở dữ liệu quan hệ dựa trên kỹ thuật tối ưu hóa áp dụng thuật toán
tìm kiếm theo mẫu” là công trình nghiên cứu riêng của tôi.
Các số liệu trong luận văn được sử dụng trung thực. Kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn này chưa từng được công bố tại bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin chân thành cám ơn các Thầy trong Viện Công nghệ thông tin
Việt Nam đã truyền đạt cho tôi kiến thức trong suốt những năm học ở trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Thế Hồng đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn
thành tốt luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 11 năm
2009
Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hạnh
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
2.7. Kiểu tấn công ....................................................................................... 45
Chƣơng 3 – CÀI ĐẶT LƢỢC ĐỒ THUỶ VÂN CƠ SỞ DỮ LIỆU
QUAN HỆ BẰNG KỸ THUẬT TỐI ƢU THUẬT TOÁN TÌM KIẾM
THEO MẪU ............................................................................................... 47
3.1. Giới thiệu về kỹ thuật tìm kiếm theo mẫu .......................................... 47
3.2. Mô tả ứng dụng ................................................................................... 48
3.2.1. Cơ sở của ứng dụng ........................................................................ 48
3.2.2. Giả thiết .......................................................................................... 48
3.2.3. Một số kết quả thực nghiệm đạt được ............................................. 49
PHỤ LỤC.............................................................................................. …..58
KẾT LUẬN ............................................................................................... ..59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………...60
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu Từ Tiếng Anh Giải thích
HVS Human Vision System Hệ thống thị giác của con người
HAS Human Auditory System Hệ thống thính giác của con người
PS Pattern Search Tìm kiếm theo mẫu
GA Genetic Algorithm Thuật toán di truyền
MAC Message Authetication Code Mã xác thực thông tin
MD5 Message Digest algorithm 5 Hàm băm 5
phân phối sản phẩm.
Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển với tốc độ
chóng mặt về cả phần cứng và phần mềm, đặc biệt là tốc độ phát triển của
Internet và các công nghệ có liên quan đã đưa đến một tiểm năng chưa từng
có đối với việc truy nhập và phân phối lại các sản phẩm kỹ thuật số. Sự phát
triển của công nghệ đa phương tiện với khả năng sao chép mô phỏng đã mở ra
nhiều hướng mới cho sự phát triển kỹ thuật thuỷ vân, đặt biệt là lĩnh vực bảo
mật cơ sở dữ liệu. Thuỷ vân cơ sở dữ liệu cũng không nằm ngoài quy luật
phát triển đó.
Ban đầu, thuỷ vân được sử dụng để nhúng vào các sản phẩm đa phương
tiện như âm thanh, hình ảnh …Nhưng hiện nay, thuỷ vân đã được ứng dụng
vào một lĩnh vực hết sức mới mẻ có liên quan đến quyền sở hữu trí tuệ. Đó là
lĩnh vực thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ, đây là một trong những lĩnh vực
quan trọng và có ứng dụng nhiều trong cuộc sống.
Thuỷ vân đã được sử dụng với mong muốn có thể cho phép chứng
minh được tác giả và nguồn gốc của cơ sở dữ liệu để từ đó chứng minh dữ
liệu là chuẩn xác.
Xuất phát từ thực tế đó, luận văn lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu và phát
triển kỹ thuật thủy vân cơ sở dữ liệu quan hệ dựa trên kỹ thuật tối ưu hóa áp
dụng thuật toán tìm kiếm theo mẫu”.
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Tính cấp thiết của đề tài
- Ngày nay, Internet đã và đang phát triển với tốc độ nhanh, cùng với sự
phát triển đó thì các công nghệ và các ứng dụng được phân tán trên Internet
rất nhiều. Chính vì vậy, việc chứng minh quyền sở hữu đối với các cơ sở dữ
liệu quan hệ sau khi đã phân phối hoặc chuyển giao đang là một vấn đề rất
quan trọng trong các môi trường ứng dụng dựa trên internet và trong nhiều
Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả của đề tài có ý nghĩa rất lớn đối với Ngành công nghệ thông
tin trong việc chứng minh quyền sở hữu đối với các cơ sở dữ liệu quan hệ sau
khi đã phân phối hoặc chuyển giao đang là một vấn đề rất quan trọng trong
các môi trường ứng dụng dựa trên internet và trong nhiều ứng dụng phân phối
sản phẩm.
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu, hiểu rõ và trình bày về kỹ thuật tối ưu để mã hoá và giải
mã thuỷ vân.
- Nghiên cứu và sử dụng công cụ để mô tả kỹ thuật tìm kiếm theo mẫu
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết cơ sở về thuỷ vân cơ sở dữ liệu
- Nghiên cứu ứng dụng và mô tả chi tiết về kỹ thuật tìm kiếm theo mẫu.
Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu kỹ thuật thuỷ vân cơ sở dữ liệu quan hệ và mô tả
kỹ thuật tối ưu trong đó áp dụng kỹ thuật tìm kiếm theo mẫu
Các kết quả nghiên cứu dự kiến cần đạt đƣợc
Kết quả về học thuật: Nghiên cứu kỹ thuật thuỷ vân cơ sở dữ liệu
Kết quả về phát triển ứng dụng: Áp dụng kỹ thuật tìm kiếm theo mẫu
để mô tả và phát triển ứng dụng trong thực tế
Kết cấu của luận văn
Bố cục của luận văn bao gồm phần mở đầu, phần kết luận và ba
chương. Nội dung các chương được tổ chức như sau:
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật giấu tin và thuỷ vân
Chương này trình bày một số khái niệm về kỹ thuật giấu tin, các vấn đề
cơ bản của kỹ thuật giấu tin. Đồng thời cũng trình bày khái niệm cơ bản về
phòng, kinh tế, thương mại… Và chính trong môi trường mở và tiện nghi như
thế xuất hiện những vấn nạn, tiêu cực đang rất cần đến các giải pháp hữu hiệu
cho vấn đề an toàn thông tin như nạn ăn cắp bản quyền, nạn xuyên tạc thông
tin, truy nhập thông tin trái phép v.v.. Đi tìm giải pháp cho những vấn đề này
không chỉ giúp ta hiểu thêm về công nghệ phức tạp đang phát triển rất nhanh
này mà còn đưa ra những cơ hội kinh tế mới cần khám phá. Một trong các
giải pháp nhiều triển vọng là giấu tin, được nghiên cứu phát triển trong
khoảng 10 năm gần đây. Để hiểu rõ về nguồn gốc của thuỷ vân, trước tiên
chúng ta tìm hiểu phương pháp giấu thông tin, thuỷ vân là một thành phần của
phương pháp giấu tin.
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.1. Kỹ thuật giấu tin và những vấn đề cơ bản về kỹ thuật giấu tin
1.1.1. Khái niệm về giấu tin
Từ trước đến nay, nhiều phương pháp bảo vệ thông tin đã được đưa ra,
trong đó giải pháp dùng mật mã được ứng dụng rộng rãi nhất. Thông tin ban
đầu được mã hoá, sau đó sẽ được giải mã nhờ khoá của hệ mã. Đã có nhiều hệ
mã phức tạp được sử dụng như DES, RSA, NAPSACK..., rất hiệu quả và phổ
biến.
Một phương pháp mới khác đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng
mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đó là phương pháp giấu tin. Giấu thông
tin là kỹ thuật nhúng một lượng thông tin số nào đó vào trong một đối tượng
dữ liệu số khác. Một trong những yêu cầu cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính
chất ẩn của thông tin được giấu đồng thời không làm ảnh hưởng đến chất
lượng của dữ liệu gốc.
Sự khác biệt chủ yếu giữa mã hoá thông tin và giấu thông tin là mã hoá
làm cho các thông tin thể hiện là có được mã hoá hay không, còn với giấu
thông tin thì người ta sẽ khó biết được là có thông tin giấu bên trong.
Phương tiện
chứa đã được
giấu tin
Phương tiện
chứa (audio,
ảnh, video )
Khoá Thông tin giấu
Bộ giải
mã tin
Phương tiện
chứa đã được
giấu tin
Phương tiện
chứa (audio,
ảnh, video )
Khoá
Kiểm
định
14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.1.2. Phân loại các kỹ thuật giấu tin
Do kỹ thuật giấu thông tin số mới được hình thành trong thời gian gần
đây nên xu hướng phát triển chưa ổn định. Nhiều phương pháp
mới, theo nhiều khía cạnh khác nhau đang và chắc chắn sẽ được đề xuất, bởi
vậy một định nghĩa chính xác, một sự đánh giá phân loại rõ ràng chưa thể có
(Visible watermarking)
15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Dựa trên việc thống kê sắp xếp khoảng 100 công trình đã công bố trên
một số tạp chí, cùng với thông tin về tên và tóm tắt nội dung của khoảng 200
công trình đã công bố trên Internet, có thể chia lĩnh vực giấu tin ra làm hai
hướng lớn, đó là thuỷ vân và giấu tin bí mật. Nếu như thủy vân liên quan đến
ứng dụng giấu các mẩu tin ngắn nhưng đòi hỏi độ bền vững lớn của thông tin
cần giấu (trước các biến đổi thông thường của tệp dữ liệu môi trường) thì giấu
tin bí mật lại liên quan tới ứng dụng che giấu các bản tin đòi hỏi độ bí mật và
dung lượng càng lớn càng tốt. Đối với từng hướng lớn này, quá trình phân
loại theo các tiêu chí khác có thể tiếp tục được thực hiện, ví dụ dựa theo ảnh
hưởng các tác động từ bên ngoài có thể chia thuỷ vân thành hai loại, một loại
bền vững với các tác động sao chép trái phép, loại thứ hai lại cần tính chất
hoàn toàn đối lập: dễ bị phá huỷ trước các tác động nói trên. Cũng có thể chia
thuỷ vân theo đặc tính, một loại cần được che giấu để chỉ có một số người tiếp
xúc với nó có thể thấy được thông tin, loại thứ hai đối lập, cần được mọi
người nhìn thấy. Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực nghiên cứu này đã bắt
đầu được áp dụng hiệu quả cho mục đích bảo vệ bản quyền, chống sao chép,
phân tán trái phép các sản phẩm trong môi trường số hoá và nhiều mục đích
khác. Nhiều phương pháp giấu thông tin khác nhau đã được đề xuất, mỗi
phương pháp có những ưu điểm, nhược điểm riêng và thích hợp cho một
nhóm ứng dụng nào đó. [3],[11],[12]
1.1.3. Mục đích của giấu tin
Bảo mật thông tin bằng giấu tin có hai khía cạnh. Một là bảo mật cho
dữ liệu được giấu, ví dụ giấu tin mật: thông tin mật được giấu kỹ trong một
đối tượng khác sao cho người khác không phát hiện được. Hai là bảo mật
chính đối tượng được dùng để giấu dữ liệu vào, chẳng hạn ứng dụng bảo vệ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- Dấu vân tay hay dán nhãn (fingerprinting and labeling): Thuỷ vân
trong những ứng dụng này được sử dụng để nhận diện người gửi hay người
nhận một thông tin nào đó. Ví dụ các vân khác nhau sẽ được nhúng vào các
bản copy khác nhau của thông tin gốc trước khi chuyển cho nhiều người. Với
những ứng dụng này, yêu cầu là đảm bảo độ an toàn cao cho các thuỷ vân,
tránh khả năng xoá dấu vết trong khi phân phối.
- Điều khiển truy cập (copy control): Các thiết bị phát hiện thuỷ vân (ở
đây sử dụng phương pháp phát hiện thuỷ vân đã giấu mà không cần thông tin
gốc) được gắn sẵn vào trong các hệ thống đọc ghi, tùy thuộc vào việc có thủy
vân hay không để điều khiển (cho phép/cấm) truy cập. Ví dụ hệ thống quản lí
sao chép DVD đã được ứng dụng ở Nhật.
- Giấu tin bí mật (steganography): Các thông tin giấu được trong những
trường hợp này càng nhiều càng tốt. Việc giải mã để nhận được thông tin
cũng không cần phương tiện chứa gốc.[3],[11],[12]
1.1.4. Môi trƣờng giấu tin
Kỹ thuật giấu tin đã được nghiên cứu và áp dụng trong nhiều môi
trường dữ liệu khác nhau như trong dữ liệu đa phương tiện (văn bản, hình
ảnh, âm thanh, phim ), trong sản phẩm phần mềm và gần đây là những nghiên
cứu trên lĩnh vực cơ sở dữ liệu quan hệ. Trong các dữ liệu đó, dữ liệu đa
phương tiện là môi trường chiếm tỉ lệ chủ yếu trong các kỹ thuật giấu tin.
a. Giấu tin trong ảnh (image)
Giấu thông tin trong ảnh, hiện nay, là một bộ phận chiếm tỉ lệ lớn nhất
trong các chương trình ứng dụng, các phần mềm, hệ thống giấu tin trong đa
phương tiện do lượng thông tin được trao đổi bằng ảnh là rất lớn và hơn nữa
18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
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 mầu hay ảnh
xám. Ví dụ về vụ việc ngày 11-9 gây chấn động nước Mĩ và toàn thế giới,
chính tên trùm khủng bố quốc tế Osma BinLaDen đã dùng cách thức giấu
thông tin trong ảnh để liên lạc với đồng bọn, và hắn đã qua mặt được cục tình
báo trung ương Mĩ CIA và các cơ quan an ninh quốc tế. Chắc chắn sau vụ
việc này, việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến giấu thông tin trong ảnh sẽ
rất được quan tâm.
b. Giấu tin trong âm thanh(audio)
Giấu thông tin trong âm thanh mang những đặc điểm riêng khác với
giấu thông tin trong các đối tượng đa phương tiện khác. Một trong những yêu
cầu cơ bản của giấu tin là đảm bảo tính chất ẩn của thông tin được giấu đồng
thời không làm ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu gốc. Để đảm bảo yêu
cầu này, kỹ thuật giấu thông tin trong ảnh phụ thuộc vào hệ thống thị giác của
con người - HVS còn kỹ thuật giấu thông tin trong âm thanh lại phụ thuộc vào
hệ thống thính giác - HAS. Một vấn đề khó khăn là hệ thống thính giác của
con người nghe được các tín hiệu ở các dải tần rộng và công suất lớn nên đã
gây khó khăn đối với các phương pháp giấu tin trong âm thanh. Nhưng hệ
thống thính giác của con người lại kém trong việc phát hiện sự khác biệt các
dải tần và công suất, điều này có nghĩa là các âm thanh to, cao tần có thể che
giấu được các âm thanh nhỏ thấp một cách dễ dàng. Các mô hình phân tích
tâm lí đã chỉ ra điểm yếu trên và thông tin này sẽ giúp ích cho việc chọn các
âm thanh thích hợp cho việc giấu tin. Vấn đề khó khăn thứ hai đối với giấu
thông tin trong âm thanh là kênh truyền tin. Kênh truyền hay băng thông
chậm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thông tin sau khi giấu. Ví dụ để nhúng
Copyright: Tài liệu đại học ©