Digital vattenstämpel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 mars 2016; kontroller kräver 12 redigeringar .

En digital vattenstämpel (DWM) är en teknik som skapats för att skydda upphovsrätten för multimediafiler . Normalt är digitala vattenstämplar osynliga. Vattenstämplarna kan dock vara synliga i bilden eller videon. Vanligtvis är denna information text eller en logotyp som identifierar författaren.

Osynliga vattenstämplar är inbäddade i digital data på ett sådant sätt att det är svårt för användaren att identifiera den tillagda etiketten om han inte är bekant med dess format. Till exempel, om en vattenstämpel behöver appliceras på en grafisk bild, kan denna procedur göras genom att ändra ljusstyrkan för vissa punkter. Om modifieringen av ljusstyrkan är obetydlig, kommer en person troligen inte att märka spår av konstgjord transformation när du tittar på bilden. Denna teknik fungerar särskilt bra när vattenstämpeln appliceras på inhomogena områden - till exempel på en del av ett fotografi där gräset avbildas.

Den viktigaste användningen av digitala vattenstämplar är i kopieringsskyddssystem som försöker förhindra eller förhindra obehörig kopiering av digital data. Steganography använder digital vattenmärkning när parterna utbyter hemliga meddelanden inbäddade i en digital signal. Det används som ett sätt att skydda dokument med fotografier - pass, körkort, kreditkort med fotografier. Kommentarer på digitala fotografier med beskrivande information är ett annat exempel på osynliga vattenstämplar. Även om vissa digitala dataformat också kan innehålla ytterligare information som kallas metadata , skiljer sig digitala vattenstämplar genom att informationen är "fastkopplad" direkt i signalen. Medieobjekt i detta fall kommer att vara behållare (bärare) av data. Den största fördelen är närvaron av ett villkorligt förhållande mellan händelsen av identifieringsobjektsersättning och närvaron av ett säkerhetselement - en dold vattenstämpel. Ersättning av identifieringsobjektet kommer att leda till slutsatsen att hela dokumentet är förfalskat. Digitala vattenstämplar har fått sitt namn från det gamla konceptet med vattenstämplar på papper (pengar, dokument).

Livscykeln för digitala vattenstämplar

Den så kallade livscykeln för CEH kan beskrivas enligt följande. Först bäddas vattenstämplar in i källsignalen i en pålitlig miljö med funktionen . Resultatet är en signal . Nästa steg är distribution via nätet eller på annat sätt. Under fortplantningen kan signalen attackeras. Den resulterande signalen har potential att få sina vattenstämplar borttagna eller ändrade. I nästa steg försöker detekteringsfunktionen detektera vattenstämplarna och funktionen försöker extrahera det inbäddade meddelandet från signalen. Denna process kan eventuellt utföras av en angripare. $S$ $E$ $S_{E}$ $S_{E}$ $S_{EA}$ $D$ $w$ $R$

Egenskaper för digitala vattenstämplar

Vanligtvis klassificeras vattenstämplar enligt 7 huvudparametrar: volym, komplexitet, reversibilitet, transparens, tillförlitlighet, säkerhet och verifiering.

Informationens omfattning

Skilj mellan injicerad och extraherad volym.

Implementerad volym

Den inbäddningsbara volymen är helt enkelt storleken på meddelandet som är inbäddat i signalen. Det kan definieras som: Relativ injicerad volym beaktas också: $m$ ${\text{cap}}_{E}(S)={\text{size(M)))=|M|$ ${{\text{cap}}_{E}}_{\text{rel}}(S)={\frac {{\text{cap}}_{E}}{{\text{storlek }}(S)}}.$

Extraherbar volym

Återtagbar volym är mängden information som extraheras från meddelandet. Om syftet med vattenstämpeln inte är att överföra information, är den extraherade informationen lika med noll. För icke-tomma meddelanden beräknas volymen som ska hämtas efter extraktion. Den beräknas enligt följande formel: , där , och betecknar exklusiv eller. Detta är en funktion av antalet bitar som sänds korrekt och antar att båda meddelandena är lika långa. Ibland upprepas meddelandet flera gånger i signalen. I det här fallet är det extraherade meddelandet flera gånger längre än det ursprungliga. Följande uttryck tar hänsyn till denna upprepning: Storleken normaliseras vanligtvis till meddelandets längd. Ibland övervägs parametrar som kapacitet per sekund och kapacitet som refereras till : $m'$ ${{\text{cap}}_{R}}_{\text{rel}}(S_{EA})=|m|-\summa _{i=1}^{|m|}m_ {i}\oplus m'_{i}$ $m=m_{1}m_{2}\dots m_{|m|}$ $m'=m'_{1}m'_{2}\dots m'_{|m|}$ $\ plus$ ${\displaystyle p_{\max ))$ ${{\text{cap}}_{R}^{*}}_{\text{rel}}(S_{EA})=\summa _{j=1}^{p_{\max } }\left[|m|-\summa _{i=1}^{|m|}m_{i}\oplus m'_{ji}\right].$ ${\displaystyle p_{\max ))$ ${{\text{cap}}_{R}^{\$}}_{\text{rel}}(S_{EA})={\frac {{{\text{cap}}_{ R}^{*}}_{\text{rel}}(S_{EA})}{|m|p_{\max }}}.$

Svårighet

En given funktions komplexitet kan alltid mätas. All ansträngning som görs för att infiltrera, attackera, detektera eller dekryptera mäts efter komplexitet. Låt oss mäta komplexitet . För betecknar komplexiteten i processen att införa information i signalen . Beroende på implementeringen mäter funktionen hur lång tid den tar, antalet I/O -operationer , antalet kodrader etc. Komplexiteten beror på signalen . Därför anses ofta en normaliserad funktion oberoende av . Normalisering kan utföras både när det gäller längden (mätt, till exempel i sekunder eller bitar) av signalen och i termer av den injicerade volymen: $F$ $C(F)$ $F$ $C(E,S)$ $S$ $C$ $S$ $S$ $\mathrm {storlek} (S)$

{\text{com}}_{\text{rel}}^{S}(S)={\frac {{\text{com}}_{\text{rel}}^{*}} {\mathrm {storlek} (S)}}={\frac {C(E,S)}{\mathrm {storlek} (S)))

Observera att här antas ett linjärt beroende av . I det icke-linjära fallet kan man normalisera till den injicerade volymen: $C(E,S)$ $S$

{\text{com}}_{\text{rel}}^{C}(S)={\frac {{\text{com}}_{\text{rel}}^{*}} {{\text{cap}}_{E}^{*}}}={\frac {C(E,S)}{{\text{cap}}_{E}^{*}}}

Båda definitionerna tar hänsyn till en viss signal . Följande parametrar för vattenstämpeln beaktas också: $S$

Genomsnittlig komplexitet normaliserad till signallängd eller volym: ; ${\displaystyle {\text{com}}_{\text{av}}^{S}={\frac {1}{|\mathbb {S} |}}{\sum _{S\in \mathbb { S} }{\text{com}}_{\text{rel}}^{S}(S)))$ ${\displaystyle {\text{com}}_{\text{av}}^{C}={\frac {1}{|\mathbb {S} |}}{\sum _{S\in \mathbb { S} }{\text{com}}_{\text{rel}}^{C}(S)))$
Maximal komplexitet normaliserad till signallängd eller volym: ; ${\text{com}}_{\text{mx}}^{S}=\max _{S\in \mathbb {S} }\left\{{\text{com}}_{\ text{rel}}^{S}(S)\right\}$ ${\text{com}}_{\text{mx}}^{C}=\max _{S\in \mathbb {S} }\left\{{\text{com}}_{\ text{rel}}^{C}(S)\right\}$
Minsta komplexitet normaliserad till signallängd eller volym: ; ${\text{com}}_{\text{mn}}^{S}=\min _{S\in \mathbb {S} }\left\{{\text{com}}_{\ text{rel}}^{S}(S)\right\}$ ${\text{com}}_{\text{mn}}^{C}=\min _{S\in \mathbb {S} }\left\{{\text{com}}_{\ text{rel}}^{C}(S)\right\}$

Reversibilitet

Tekniken förutsätter möjligheten att ta bort den digitala vattenstämpeln från den taggade signalen . Om den mottagna signalen sammanfaller med den ursprungliga talar man om reversibilitet. Möjligheten att konvertera tillhandahålls av speciella algoritmer. Dessa algoritmer använder hemliga nycklar för att skydda mot obehörig åtkomst till innehåll. $w$ $S_{E}$ $S'$ $S=S'$

Transparens

Enligt referens- och testsignalerna mäter transparensfunktionen T skillnaden mellan dessa signaler . Resultatet av beräkningen är i intervallet [0,1], där 0 motsvarar fallet när systemet inte kan känna igen versionen och 1 om observatören inte kan skilja mellan dessa två signaler. $S_{\text{ref}}$ $S_{\text{test}}$ $T(S_{\text{ref)),S_{\text{test)))$ $S_{\text{test}}$ $S_{\text{ref}}$

Tillförlitlighet

Det här avsnittet beskriver tillförlitligheten hos den digitala vattenstämpeln. Först måste vi introducera begreppet "framgångsrik upptäckt".

Lyckad upptäckt

För att mäta framgången för detekterings- och dekrypteringsfunktionerna, introduceras en "framgångsrik detektering"-funktion. För en vattenstämpel utan ett kodat meddelande returnerar D 0 om vattenstämplarna inte kan detekteras, och annars, som i följande formalisering: För att mäta antalet lyckade injektioner över flera tester kan medelvärdet beräknas enligt följande: . För scheman med ett inbäddat meddelande som inte är noll är det viktigt att veta att minst ett (vid flera injektioner) meddelande har dekrypterats. Om till exempel ett meddelande injiceras en gång, och den hämtade volymen av returer är 10 % återvinningsbar, är det inte klart vilket av meddelandena som är skadade. En sådan definition är dock användbar om du vet att minst ett av meddelandena inte är skadat, vilket återspeglas i följande uttryck: Observera att detta inte är den enda möjliga definitionen. Till exempel kan definitionen vara: det vill säga en detektering är framgångsrik när antalet framgångsrikt hämtade bitar är över en viss gräns (som är lika med eller nära 1). ${\text{det}}_{D}$ $ett$ ${\text{det))_{D}(S_{EA})={\begin{cases}0,{\text{negativ)),\\1,{\text{positiv.))\ slut{cases}}$ $\mathbb{S}$ ${\text{det}}_{D}$ ${{\text{det}}_{D}}_{\text{av}}={\frac {1}{|{\mathbb {S} }|}}\summa _{S\in \mathbb {S} }{\text{det}}_{D}$ $m$ $\left(p_{\max }\right)$ ${{\text{cap}}_{R}^{*}}_{\text{rel}}$ $mi$ ${\text{det}}_{R}(S_{EA})={\begin{cases}1,\exists j\in \displaystyle \left\{1,\dots ,p_{\max } \right\}:\summa _{i=1}^{|m|}m'_{ji}\oplus m_{ji}=0,\\0,{\text{annars)).\end{cases }}$ ${\text{det}}_{R\tau }(S_{EA})={\begin{cases}1,{\text{if }}{{\text{cap}}_{R} ^{\$}}_{\text{rel}}({\tilde {S}})\geq \tau ,\\0,{\text{annars}}.\end{cases}}$ $\tau$

Tillförlitligheten hos Central Exhibition Hall

Tillförlitlighetsmåttet för vattenstämpeln är ett tal som ingår i intervallet , där 0 är det sämsta tänkbara värdet och 1 är det bästa. För att mäta tillförlitligheten används begreppen antalet felaktiga bytes och frekvensen av felaktiga bitar. Avståndet mellan raderna i de extraherade och inbäddade meddelandena mäts, eller procentandelen matchningar för en bitvis jämförelse. Om strängarna matchar är metoden tillförlitlig. Ett vattenstämpelschema anses vara opålitligt om mer än bitar är skadade och attacktransparensen är högre än . Till exempel, för ett vattenmärke som är föremål för attacker , med ett meddelande, kan det beräknas enligt följande: Indexet indikerar att antalet bytefel beräknas. För digitala vattenstämplar utan meddelande finns det ingen extraktionsfunktion, så metoder för att beräkna felaktiga bitar och bytes är inte tillämpliga. Tillförlitlighetsfunktionen utvärderar det värsta fallet. När man utvärderar tillförlitligheten hos vilket system som helst, tas tillförlitligheten hos den mest opålitliga länken i systemet, i fallet med den starkaste attacken, som ett mått på tillförlitligheten. I det här fallet förstås den värsta attacken som en attack där den digitala vattenstämpeln tas bort utan förlust av signalkvalitet. ${\text{rob}}_{\text{rel}}$ $[0,1]$ $\nu$ $\tau$ $S_{EA}=A_{i,j}(S_{E})$ ${\text{rob}}_{\text{rel}}^{byte}(S_{E})=1-\max _{A_{i,j}\in {\mathcal {A}} }\left\{T\left(S_{E},S_{EA}\right):{\text{det}}_{R}\left(S_{EA},[S,m]\right)= 0\right\}$ $byte$

Säkerhet

Beskriver CEH:s motstånd mot vissa attacker.

Verifiering

Anger vilken typ av ytterligare information som funktionen för upptäckt/hämtning behöver arbeta med.

Den ursprungliga signalen S krävs.
Ett inbäddat meddelande m och ytterligare information utöver originalsignalen behövs.
Det finns inget behov av ytterligare information.

Klassificering

En digital vattenstämpel kallas tillförlitlig med avseende på klassen av transformationer T om informationen från den taggade signalen kan litas på även efter att ha utsatts för försämring från T. Typiska bildtransformationer: JPEG-komprimering, rotation, beskärning, brustillägg, etc. För videoinnehåll till den här listan MPEG-komprimering och temporära transformationer läggs till. En digital vattenstämpel kallas omärklig om de ursprungliga och taggade signalerna är omöjliga att särskilja enligt vissa uppfattningskriterier. Det är vanligtvis lätt att göra en pålitlig eller oansenlig digital vattenstämpel. Men som regel är det svårt att göra den centrala utställningshallen omärklig och pålitlig på samma gång.

CEH-teknologier kan klassificeras på olika sätt.

Tillförlitlighet

En vattenstämpel sägs vara ömtålig om den med minsta modifiering inte längre kan upptäckas. Sådana digitala vattenstämplar används vanligtvis för integritetskontroll.

En digital vattenstämpel kallas halvsprött om den tål mindre signalförändringar, men inte skadliga transformationer. Halvbräckliga vattenstämplar används vanligtvis för att upptäcka en attack på en signal.

En digital vattenstämpel kallas pålitlig om den motstår alla kända typer av attacker. Sådana digitala vattenstämplar används vanligtvis i kopieringsskydd och identifieringssystem.

Volym

Längden på det inbäddade meddelandet definierar två olika vattenstämpelscheman: $|m|$

$|m|=0$ : Meddelandet är begreppsmässigt null. Systemets uppgift är endast att fixa förekomsten av en vattenstämpel i det markerade objektet . Ibland kallas denna typ av vattenstämpel en 1-bitars vattenstämpel, eftersom 1 är ansvarig för närvaron av ett vattenstämpel och 0 för frånvaron. $m$ $w$ $S_{E}$
$|m|=n>0$ : Meddelande som ett n-bitars nummer ( , med ) eller hårdkodat i . Detta är det vanliga vattenstämpelschemat med ett meddelande som inte är noll. $m$ $m=m_{1}\ldots m_{n},\;n\in \mathbb {N}$ $n=|m|$ ${\displaystyle M=\{0,1\}^{n))$ $w$

CVZ-ansökningsmetod

Metoder för att applicera digitala vattenstämplar är indelade i rumslig och frekvens. Rumsliga metoder inkluderar LSB - metoden . Till frekvens - genom metoden att sprida spektrumet . Den märkta signalen erhålls genom en additiv modifiering. Sådana digitala vattenstämplar kännetecknas av genomsnittlig tillförlitlighet, men mycket liten informationskapacitet. En amplitudmoduleringsteknik , liknande spridningsspektrum, används också för inbäddning. Kvantiseringsmetoden är inte särskilt tillförlitlig, men låter dig bädda in en stor mängd information.

Applikation

Spårning av distribution av datakopior [1] .
- Kampen mot videopirateri och "tidig" tillgång till nya filmer. I samarbete med Hollywood-filmstudior kan TV-nätverksoperatörer ge sina tittare betald tillgång till premiuminnehåll - filmer som just har dykt upp på bio och ännu inte har släppts på DVD [2] . En förutsättning för studior är att bädda in en vattenstämpel som gör att du kan upptäcka källan till läckan - en specifik tittare - när filmen går in i olaglig cirkulation [3] .
- Sändningsspårning (tv-nyheter innehåller ofta vattenstämplar som lämnats av internationella nyhetsbyråer [4] ; reklambyråer använder vattenstämplar för att kontrollera hur lång tid deras reklam sänds).
Metadata , elektronisk digital signatur
Döljer fakta om informationsutbyte ( Steganography ).

Se även

Fotografisk vattenstämpel
DRM

Anteckningar

↑ Polskt filmarkiv försvarar sitt arv (otillgänglig länk) . Hämtad 11 november 2011. Arkiverad från originalet 9 augusti 2011. (obestämd)
↑ Warner Brothers, Sony, Universal och Fox cue premium VOD . Hämtad 11 november 2011. Arkiverad från originalet 5 december 2012. (obestämd)
↑ Hempremiär bara början för kriminalteknisk vattenmärkning (nedlänk) . Hämtad 31 december 2019. Arkiverad från originalet 30 juni 2011. (obestämd)
↑ Associated Press förlänger TV-övervakningsavtalet med Civolution . Hämtad 11 november 2011. Arkiverad från originalet 5 december 2012. (obestämd)