Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo này trình bày một hệ thống truyền tin mật an toàn, kết hợp các thuật toán mã hóa mạnh mẽ nhất (AES, RSA và SHA3) với kỹ thuật giấu tin trong video 3D. Sự kết hợp này tạo nên một hệ thống truyền tin mật mạnh mẽ trước nhiều loại tấn công thám mã và giả mạo. Dữ liệu mật sẽ được mã hóa bởi các thuật toán đủ mạnh trước khi nhúng vào video 3D bằng kỹ thuật Steganography.
Hội thảo quốc gia 2014 Điện tử, Truyền thông Công nghệ thông tin (ECIT2014) Giấu tin video 3D kết hợp mật mã Nguyễn Lương Nhật Đào Duy Liêm, Nguyễn Thị Minh Thy Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam Email: nhatnl@ptithcm.edu.vn Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam Email: liem.daoduy@stu.edu.vn, thy.nguyenthiminh@stu.edu.vn Tóm tắt—Bài báo trình bày hệ thống truyền tin mật an tồn, kết hợp thuật tốn mã hóa mạnh mẽ (AES, RSA SHA3) với kỹ thuật giấu tin video 3D Sự kết hợp tạo nên hệ thống truyền tin mật mạnh mẽ trước nhiều loại công thám mã giả mạo Dữ liệu mật mã hóa thuật tốn đủ mạnh trước nhúng vào video 3D kỹ thuật Steganography Trong tầng mã hóa đảm bảo tính an tồn, xác thực cho thông tin mật đối tượng chứa kỹ thuật Steganography tạo thêm mức bảo mật nữa: che giấu II Trong [3], [4], tác giả trình bày phương pháp giấu tin miền không gian chủ yếu dùng kỹ thuật LSB (Least Significant Bit) Phương pháp dễ thực dễ dàng bị cơng để bóc tách thơng tin Trong [5] [6] tác giả thực giấu thông tin video thực tế thông tin nhúng khung ảnh video phần âm kèm thi chưa khai thác Phương pháp kết hợp kỹ thuật mật mã giấu tin thực [7] [8] [9] kết đạt đáng ghi nhận tăng tính bảo mật cho hệ thống truyền tin Tuy nhiên, tồn số vấn đề: [7] việc truyền khóa mật kênh an tồn gây khơng tốn cho hệ thống, [8] thuật toán RSA (Rivest, Shamir & Adelman) sử dụng để mã hóa thơng tin mật, dung lượng thơng tin mật lớn phương pháp khơng hiệu quả, cịn [9] khóa cơng khai lựa chọn để mã hóa truyền khóa mật hệ thống dùng thuật toán RSA 512 bit thực tế khơng an tồn theo NIST (National Institute of Standards and Technology) chưa đảm bảo tính chứng thực thơng tin mật Từ khóa— AES; RSA; SHA3; Steganography; Video 3D I GIỚI THIỆU Truyền thơng tin an tồn kênh khơng an tồn, ví dụ internet, trở thành vấn đề nóng nghiên cứu từ nhiều năm Với phát triển không ngừng mật mã khóa đối xứng bất đối xứng, truyền thơng qua internet ngày an tồn bảo mật Cũng với mục đích bảo mật thơng tin, hướng tiếp cận khác thực ghi thông tin ẩn vào đối tượng chứa số khác, kỹ thuật giấu tin (Steganography) Không giống với mật mã, kỹ thuật giấu tin làm cho thơng tin mật “vơ hình” đối tượng chứa, đối tượng chứa chọn phải loại phương tiện phổ biến đường truyền Cùng với nhu cầu ngày cao người, công nghệ 3D ngày phát triển Một người dần quen với việc sử dụng công nghệ 3D giấu tin đối tượng chứa 2D khơng cịn đảm bảo tính ngụy trang [1], [2] Khi cần có hướng nghiên cứu kỹ thuật giấu tin với phương tiện chứa đối tượng 3D Trong hệ thống chúng tơi sử dụng sử dụng thuật tốn giấu tin parity, với việc tăng tính ngẫu nhiên bit nhúng vào đối tượng chứa Điều giúp hệ thống chống lại phương pháp cơng nhằm bóc tách thông tin Thông tin nhúng vào phần âm hình ảnh video 3D chứa Thiết kế sử dụng đồng thời hai thuật toán mã hóa AES RSA nên làm tăng độ bảo mật tăng tốc độ thực hệ thống III Sự kết hợp mật mã giấu tin làm tăng độ tin cậy kênh thông tin mật, ngồi q trình mã hóa giải mã, chúng bổ sung thêm hai trình giấu tin tách tin Hệ thống kết hợp làm cho thám mã khó khăn phải cố gắng nhận đối tượng có ẩn liệu trước bóc tách giải mã chúng Ngay hệ thống sử dụng mật mã yếu khó để nhận việc truyền tin có ẩn liệu mật tính ngụy trang cao kỹ thuật giấu tin tiên tiến ISBN: 978-604-67-0349-5 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN CHUẨN MẬT MÃ TIÊN TIẾN AES Chuẩn mã hóa liệu tiên tiến AES (Advanced Encryption Standard) hệ mã khóa bí mật có tên Rijndael cho phép xử lý khối liệu đầu vào có kích thước 128 bit sử dụng khóa có độ dài 128, 192 256 bit [10] Ban đầu hệ mã Rijndael thiết kế để làm việc với khóa khối liệu có độ dài lớn Tuy nhiên NIST chọn chuẩn vào năm 2001, qui định làm việc với khối liệu 128 bit khóa có độ dài 128, 192 256 bit (do cịn gọi AES-128, AES-192, AES-256) 366 Hội thảo quốc gia 2014 Điện tử, Truyền thông Công nghệ thông tin (ECIT2014) w[0, 3] w[4, 7] KeyExpansion Algorithm AddRoundKey InvSubBytes InvShiftRows A Tạo khóa Chọn số nguyên tố lớn p q với p≠q lựa chọn ngẫu nhiên độc lập Sau tính n=p.q Tính giá trị hàm số Euler: ShiftRows Φ(n)=(p-1)(q-1) InvMixColumns MixColumns AddRoundKey w[(Nb(Nr+1)-8), (Nb(Nr+1)-5)] w[(Nb(Nr+1)-4), (Nb(Nr+1)-1)] Ciphertext Encryption Tìm d cho: d=e-1 mod(Φ(n)) (2) Lúc khóa cơng khai modulus n số mũ cơng khai e Khóa bí mật modulus n số mũ bí mật d AddRoundKey B Mã hóa Ciphertext KeyExpansion (1) Chọn số tự nhiên e cho 1 54.7 dB [13] PSNR = 57.5 dB >> 38.7 dB [6] Để đánh giá tính hiệu hệ thống, bảng cho thấy thời gian thực đầu phát đầu thu với q trình mã hóa, nhúng, tách giải mã Steganography lớp bảo mật cùng, dùng video 3D che phủ tồn thơng tin mật Thông tin mật phân bố cách ngẫu nhiên, hợp lý vào đối tượng chứa nhận mắt thường máy tính AES_RSA kết hợp hoàn hảo hệ mật khóa cơng khai hệ mật khóa bí mật Hệ thống mật mã bao gồm loại khóa: khóa mật dùng AES, khóa cơng khai dùng để mã hóa RSA khóa riêng dùng để giải mã RSA Chỉ người nhận có khóa riêng trích xuất thơng tin mật Authentication có khả chứng thực đối tượng chứa thông tin mật để loại trừ thay đổi không mong muốn lên đối tượng chứa Giải thuật hàm băm đại SHA3 sử dụng để đảm bảo tính chứng thực cao cho thơng tin mật BẢNG KẾT QUẢ GIẤU TIN VỚI THUẬT TOÁN PARITY Video 3D chứa Dữ liệu mật Tham số Over Under Side by Side SNR (dB) 88.75716 96.85605 PSNR (dB) 59.60560 59.61165 SNR (dB) 88.75207 96.87903 PSNR (dB) 57.57225 57.56982 SNR (dB) 88.73344 96.89987 PSNR (dB) 58.32555 58.33469 SNR (dB) 88.71097 96.87847 PSNR (dB) 57.58762 57.58505 Ảnh xám Ảnh màu Sự kết hợp tạo nên hệ thống truyền tin gần hồn hảo, có độ tin cậy cao với thời gian thực hợp lý Vì sử dụng để truyền thông điệp nhạy cảm hay liệu tuyệt mật 1.5s.wav Hướng nghiên cứu xây dựng lược đồ chữ ký số với kết hợp SHA3 RSA, đồng thời nghiên cứu thuật toán nhằm tăng tốc độ thực RSA dung lượng liệu lớn 2s.mp3 ISBN: 978-604-67-0349-5 TỔNG KẾT 372 Hội thảo quốc gia 2014 Điện tử, Truyền thông Công nghệ thông tin (ECIT2014) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Woods, A.J, and Sehic, A “The compatibility of LCD TVs with time-sequential stereoscopic 3D visualization” in Stereoscopic Displays and Applications XX, Proceedings of Electronic Imaging, Proc SPIE Vol 7237 Z Shahid, W Puech, “Synchronization of Texture and depth Map by Data Hiding For 3D H.264 Video”, 2011 IEEE International Conference on Image Processing, pp.2773-2776 R Shreelekshmi, M Wilscy, C.E Madhavan, “Cover Image Preprocessing for More Reliable LSB Replacement Steganography“, IEEE 2010 International Conference on Signal Acquisition and Processing, pp 153-156, February 2010 RigDas, Themrichon Tuithung, “A Novel Steganography Method for Image Based on Huffman Encoding”, 2012 IEEE, Emerging Trends and Applications in Computer Science (NCETACS), pp 14-18 R Balaji, G Naveen, “Secure Data Transmission Using Video Steganography”, 2011 IEEE International Conference on Electro/Information Technology (EIT), pp 1-5 B Suneetha, Ch Hima Bindu, S Sarath Chandra, “Secured Data Transmission Base Video Steganograhy”, International Journal of Mechanical and Production Engineering (IJMPE) ISSN No.: 2315-4489, Vol-2, Iss-1, 2013, pp 78-81 Parag Kadam, Mangesh Nawale, Akash Kandhare, Mukesh Patil, “Separable Reversible Encrypted Data Hiding in Encrypted Image Using AES algorithm and Lossy Technique”, IEEE Proceedings of the 2013 International Conference on Pattern Recognition, Informatics and Mobile Engineering (PRIME), pp 312-316, 21-22 Feb 2013 Nadiya, P.V.; Imran, B.M., "Image steganography in DWT domain using double-stegging with RSA encryption," 2013 International Conference on Signal Processing Image Processing & Pattern Recognition (ICSIPR), pp.283,287, 7-8 Feb 2013 ISBN: 978-604-67-0349-5 [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] 373 Septimiu Fabian Mare, Mircea Vladutiu and Lucian Prodan, “Secret data communication system using Steganography, AES and RSA”, 2011 IEEE 17th International Symposium for Design and Technology in Electronic Packaging (SIITME), pp 339344, 20-23 Oct 2011 J Daemen, V Rijmen, „The Design of Rijndael: AES – The Advanced Encryption Standard.“, Springer, 2002 Chandra M Kota and Cherif Aissi1 , "Implementation of the RSA algorithm and its cryptanalysis", ASEE Gulf Southwest Annual Conference on 2002, Houston, USA Charles H Romine, “SHA-3 Standard: Permutation-Based Hash and Extendable-Output Functions”, Information Technology Laboratory Gaithersburg, MD 20899-8900, 2014 R.F Olanrewaju, Othman Khalifa and Husna (2013), “Increasing the Hiding Capacity of Low-Bit Encoding Audio Steganography Using a Novel Embedding Technique”, World Applied Sciences Journal 2, pp 79-83 Philipp Merkle, Karsten Müller, Thomas Wiegand, “3D Video: Acquisition, Coding, and Display”, 2010 IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol 56, No 2, May 2010, pp 946-950 Elaine Barker, Allen Roginsky, “Transitions: Recommendation for Transitioning the Use of Cryptographic Algorithms and Key Lengths”, NIST Special Publication 800-131A, 2011 Junko Takahashi, Toshinori Fukunaga (2010), “Differential Fault Analysis on AES with 192 and 256-Bit Keys”, NTT Information Sharing Platform Laboratories Nippon Telegraph and Telephone Corporation 3-9-1 Midori-cho, Musashino-shi, Tokyo, 180-8585, Japan ... có thơng tin giấu bên tính chất ẩn thơng tin giấu Sự khác biệt mã hố thơng tin giấu thơng tin mức độ biểu thị đối tượng mang tin mật Nếu ta phối hợp hai phương pháp độ an toàn liệu mật nâng cao... hạn, ta mã hố tin mật R thành R’ sau giấu R’ vào đối tượng chứa F để thu F’ Tóm lại, giấu thơng tin hệ mật mã có quan hệ mật thiết với nhau, xây dựng nên hệ thống an tồn bảo mật cho thơng tin Hình... hóa RSA nhúng vào video 3D truyền đến phía thu Chỉ người có khóa riêng xác giải mã thông tin Public key Cover 3D Secret Video Data Private key A Đầu phát Video 3D chứa (Cover 3D Video) ngõ vào tách