Digitalt vandmærke

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 29. marts 2016; checks kræver 12 redigeringer .

Et digitalt vandmærke (DWM) er en teknologi skabt til at beskytte ophavsretten til multimediefiler . Normalt er digitale vandmærker usynlige. Vandmærkerne kan dog være synlige på billedet eller videoen. Typisk er denne information tekst eller et logo, der identificerer forfatteren.

Usynlige vandmærker er indlejret i digitale data på en sådan måde, at det er svært for brugeren at identificere den tilføjede etiket, hvis han ikke er bekendt med dens format. For eksempel, hvis et vandmærke skal påføres et grafisk billede, så kan denne procedure udføres ved at ændre lysstyrken af visse punkter. Hvis ændringen af lysstyrken er ubetydelig, vil en person sandsynligvis ikke bemærke spor af kunstig transformation, når han ser billedet. Denne teknik fungerer særligt godt, når vandmærket påføres uhomogene områder - for eksempel på et udsnit af et fotografi, hvor græs er afbildet.

Den vigtigste brug af digitale vandmærker er i kopibeskyttelsessystemer, der søger at forhindre eller forhindre uautoriseret kopiering af digitale data. Steganography bruger digital vandmærkning, når parter udveksler hemmelige beskeder indlejret i et digitalt signal. Det bruges som et middel til at beskytte dokumenter med fotografier - pas, kørekort, kreditkort med fotografier. Kommentarer til digitale fotografier med beskrivende information er et andet eksempel på usynlige vandmærker. Selvom nogle digitale dataformater også kan indeholde yderligere information kaldet metadata , adskiller digitale vandmærker sig ved, at informationen er "kablet" direkte ind i signalet. Medieobjekter vil i dette tilfælde være containere (bærere) af data. Den største fordel er tilstedeværelsen af et betinget forhold mellem begivenheden af identifikationsobjektsubstitution og tilstedeværelsen af et sikkerhedselement - et skjult vandmærke. Udskiftning af identifikationsobjektet vil føre til den konklusion, at hele dokumentet er forfalsket. Digitale vandmærker har fået deres navn fra det gamle koncept med vandmærker på papir (penge, dokumenter).

Livscyklus for digitale vandmærker

Den såkaldte livscyklus for CEH kan beskrives som følger. For det første indlejres vandmærker i kildesignalet i et pålideligt miljø ved hjælp af funktionen . Resultatet er et signal . Næste trin er distribution gennem netværket eller på anden måde. Under udbredelsen kan signalet blive angrebet. Det resulterende signal har potentiale til at få sine vandmærker fjernet eller ændret. I det næste trin forsøger registreringsfunktionen at detektere vandmærkerne , og funktionen forsøger at udtrække den indlejrede meddelelse fra signalet. Denne proces kan potentielt udføres af en angriber. $S$ $E$ $S_{E}$ $S_{E}$ $S_{EA}$ $D$ $w$ $R$

Egenskaber for digitale vandmærker

Typisk klassificeres vandmærker efter 7 hovedparametre: volumen, kompleksitet, reversibilitet, gennemsigtighed, pålidelighed, sikkerhed og verifikation.

Oplysningernes omfang

Skelne mellem injiceret og ekstraheret volumen.

Implementeret bind

Den indlejrbare volumen er simpelthen størrelsen af den besked , der er indlejret i signalet. Det kan defineres som: Relativt injiceret volumen betragtes også: $m$ ${\text{cap}}_{E}(S)={\text{størrelse(M)))=|M|$ ${{\text{cap}}_{E}}_{\text{rel}}(S)={\frac {{\text{cap}}_{E}}{{\text{størrelse }}(S)}}.$

Udtrækbart volumen

Retrievable volumen er mængden af information, der udvindes fra meddelelsen. Hvis formålet med vandmærket ikke er at overføre information, så er den udtrukne information lig med nul. For ikke-tomme beskeder beregnes mængden, der skal hentes, efter udtrækning. Det beregnes i henhold til følgende formel: , hvor , og angiver eksklusive eller. Dette er en funktion af antallet af bit korrekt transmitteret og antager, at begge meddelelser har samme længde. Nogle gange gentages beskeden flere gange i signalet. I dette tilfælde er den udtrukne besked flere gange længere end den oprindelige. Følgende udtryk tager højde for denne gentagelse: Størrelse normaliseres normalt til meddelelsens længde. Nogle gange overvejes sådanne parametre som kapacitet pr. sekund og kapacitet, der henvises til : $m'$ ${{\text{cap}}_{R}}_{\text{rel}}(S_{EA})=|m|-\sum _{i=1}^{|m|}m_ {i}\oplus m'_{i}$ $m=m_{1}m_{2}\dots m_{|m|}$ $m'=m'_{1}m'_{2}\dots m'_{|m|}$ $\plus$ $p_{\max }$ ${{\text{cap}}_{R}^{*}}_{\text{rel}}(S_{EA})=\sum _{j=1}^{p_{\max } }\venstre[|m|-\sum _{i=1}^{|m|}m_{i}\oplus m'_{ji}\right].$ $p_{\max }$ ${{\text{cap}}_{R}^{\$}}_{\text{rel}}(S_{EA})={\frac {{{\text{cap}}_{ R}^{*}}_{\text{rel}}(S_{EA})}{|m|p_{\max }}}.$

Sværhedsgrad

Kompleksiteten af en given funktion kan altid måles. Enhver indsats, der bruges på at infiltrere, angribe, detektere eller dekryptere, måles efter kompleksitet. Lad os måle kompleksitet . For betegner kompleksiteten af processen med at indføre information i signalet . Afhængigt af implementeringen måler funktionen mængden af tid, det tager, antallet af I/O- operationer , antallet af kodelinjer osv. Kompleksiteten afhænger af signalet . Derfor overvejes ofte en normaliseret funktion uafhængig af . Normalisering kan udføres både med hensyn til længden (målt for eksempel i sekunder eller bits) af signalet og med hensyn til det injicerede volumen: $F$ $C(F)$ $F$ $C(E,S)$ $S$ $C$ $S$ $S$ $\mathrm {størrelse} (S)$

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

Bemærk, at der her antages en lineær afhængighed af . I det ikke-lineære tilfælde kan man normalisere til det injicerede volumen: $C(E,S)$ $S$

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

Begge definitioner betragter et bestemt signal . Følgende parametre for vandmærket tages også i betragtning: $S$

Gennemsnitlig kompleksitet normaliseret til signallængde eller volumen: ; ${\displaystyle {\text{com}}_{\text{av}}^{S}={\frac {1}{|\mathbb {S} |}}{\sum _{S\in \mathbb { S} }{\text{com}}_{\text{rel}}^{S}(S)))$ ${\displaystyle {\text{com}}_{\text{av}}^{C}={\frac {1}{|\mathbb {S} |}}{\sum _{S\in \mathbb { S} }{\text{com}}_{\text{rel}}^{C}(S)))$
Maksimal kompleksitet normaliseret til signallængde eller lydstyrke: ; ${\text{com}}_{\text{mx}}^{S}=\max _{S\in \mathbb {S}}\left\{{\text{com}}_{\ tekst{rel}}^{S}(S)\right\}$ ${\text{com}}_{\text{mx}}^{C}=\max _{S\in \mathbb {S}}\left\{{\text{com}}_{\ tekst{rel}}^{C}(S)\right\}$
Minimum kompleksitet normaliseret til signallængde eller lydstyrke: ; ${\text{com}}_{\text{mn}}^{S}=\min _{S\in \mathbb {S}}\left\{{\text{com}}_{\ tekst{rel}}^{S}(S)\right\}$ ${\text{com}}_{\text{mn}}^{C}=\min _{S\in \mathbb {S}}\left\{{\text{com}}_{\ tekst{rel}}^{C}(S)\right\}$

Reversibilitet

Teknologien forudsætter muligheden for at fjerne det digitale vandmærke fra det mærkede signal . Hvis det modtagne signal falder sammen med det originale , så taler man om reversibilitet. Evnen til at konvertere leveres af specielle algoritmer. Disse algoritmer bruger hemmelige nøgler til at beskytte mod uautoriseret adgang til indhold. $w$ $S_{E}$ $S'$ $S=S'$

Gennemsigtighed

Ifølge reference- og testsignalerne måler transparensfunktionen T forskellen mellem disse signaler . Resultatet af beregningen er i intervallet [0,1], hvor 0 svarer til det tilfælde, hvor systemet ikke kan genkende versionen , og 1, hvis observatøren ikke kan skelne mellem disse to signaler. $S_{\text{ref}}$ $S_{\text{test}}$ $T(S_{\text{ref)),S_{\text{test)))$ $S_{\text{test}}$ $S_{\text{ref}}$

Pålidelighed

Dette afsnit beskriver pålideligheden af det digitale vandmærke. Først skal vi introducere begrebet "succesfuld detektion".

Vellykket opdagelse

For at måle succesen af detekterings- og dekrypteringsfunktionerne introduceres en "succesfuld detektions"-funktion. For et vandmærke uden en kodet besked returnerer D 0, hvis vandmærkerne ikke kan detekteres, og ellers, som i følgende formalisering: For at måle antallet af vellykkede injektioner over flere tests , kan gennemsnittet beregnes som følger: . For skemaer med en ikke-null-indlejret meddelelse er det vigtigt at vide, at mindst én (i tilfælde af flere injektioner) meddelelse er blevet dekrypteret. Hvis f.eks. en besked er injiceret én gang, og den hentede mængde af returneringer er 10 % gendannes, så er det ikke klart, hvilke af beskederne der er beskadiget. En sådan definition er dog nyttig, hvis du ved, at mindst én af meddelelserne ikke er beskadiget, hvilket afspejles i følgende udtryk: Bemærk, at dette ikke er den eneste mulige definition. For eksempel kunne definitionen være: det vil sige, en detektion er vellykket, når antallet af succesfuldt hentede bit er over en vis grænse (som er lig med eller tæt på 1). ${\text{det}}_{D}$ $en$ ${\text{det))_{D}(S_{EA})={\begin{cases}0,{\text{negativ)),\\1,{\text{positiv.))\ slut{cases}}$ $\mathbb{S}$ ${\text{det}}_{D}$ ${{\text{det}}_{D}}_{\text{av}}={\frac {1}{|{\mathbb {S} }|}}\sum _{S\in \mathbb {S} }{\text{det}}_{D}$ $m$ $\left(p_{\max }\right)$ ${{\text{cap}}_{R}^{*}}_{\text{rel}}$ $m_i$ ${\text{det}}_{R}(S_{EA})={\begin{cases}1,\eksisterer j\in \displaystyle \left\{1,\dots ,p_{\max } \right\}:\sum _{i=1}^{|m|}m'_{ji}\oplus m_{ji}=0,\\0,{\text{ellers)).\end{cases }}$ ${\text{det}}_{R\tau }(S_{EA})={\begin{cases}1,{\text{if }}{{\text{cap}}_{R} ^{\$}}_{\text{rel}}({\tilde {S}})\geq \tau ,\\0,{\text{ellers}}.\end{cases}}$ $\tau$

Pålideligheden af den centrale udstillingshal

Vandmærkets pålidelighedsmål er et tal indesluttet i intervallet , hvor 0 er den værst mulige værdi, og 1 er den bedste. For at måle pålidelighed bruges begreberne antallet af fejlagtige bytes og frekvensen af fejlagtige bits. Afstanden mellem linjerne i de udtrukne og indlejrede meddelelser måles, eller procentdelen af matches til en bitvis sammenligning. Hvis strengene matcher, så er metoden pålidelig. Et vandmærkeskema anses for upålideligt, hvis mere end bits er beskadiget, og angrebsgennemsigtigheden er højere end . For eksempel, for et vandmærke, der er genstand for angreb , med en meddelelse, kan det beregnes som følger: Indekset angiver, at antallet af bytefejl bliver beregnet. For digitale vandmærker uden en besked er der ingen ekstraktionsfunktion, så metoder til beregning af fejlagtige bits og bytes er ikke anvendelige. Pålidelighedsfunktionen evaluerer worst case. Når man vurderer pålideligheden af ethvert system, tages pålideligheden af det mest upålidelige led i systemet, i tilfælde af det stærkeste angreb, som et mål for pålideligheden. I dette tilfælde forstås det værste angreb som et angreb, hvor det digitale vandmærke fjernes uden tab af signalkvalitet. ${\text{rob}}_{\text{rel}}$ $[0,1]$ $\nu$ $\tau$ $S_{EA}=A_{i,j}(S_{E})$ ${\text{rob}}_{\text{rel}}^{byte}(S_{E})=1-\max _{A_{i,j}\in {\mathcal {A}} }\left\{T\left(S_{E},S_{EA}\right):{\text{det}}_{R}\left(S_{EA},[S,m]\right)= 0\right\}$ $byte$

Sikkerhed

Beskriver CEH's modstand mod visse angreb.

Bekræftelse

Specificerer typen af yderligere information, som funktionen opdagelse/hentning skal arbejde med.

Det originale signal S er nødvendigt.
En indlejret meddelelse m og nogle yderligere oplysninger udover det originale signal er påkrævet.
Der er ikke behov for yderligere oplysninger.

Klassifikation

Et digitalt vandmærke kaldes pålideligt med hensyn til klassen af transformationer T, hvis informationen fra det taggede signal kan stoles på selv efter at være blevet udsat for forringelse fra T. Typiske billedtransformationer: JPEG-komprimering, rotation, beskæring, støjtilsætning osv. For videoindhold til denne liste MPEG-komprimering og tidsmæssige transformationer tilføjes. Et digitalt vandmærke kaldes umærkeligt , hvis de originale og mærkede signaler ikke kan skelnes i henhold til visse opfattelseskriterier. Det er normalt nemt at lave et pålideligt eller upåfaldende digitalt vandmærke. Men som regel er det svært at gøre den centrale udstillingshal umærkelig og pålidelig på samme tid.

CEH-teknologier kan klassificeres på forskellige måder.

Pålidelighed

Et vandmærke siges at være skrøbeligt , hvis det med den mindste ændring ikke længere kan detekteres. Sådanne digitale vandmærker bruges normalt til integritetskontrol.

Et digitalt vandmærke kaldes semi- skørt , hvis det kan modstå mindre signalændringer, men ikke skadelige transformationer. Semi-skrøbelige vandmærker bruges normalt til at detektere et angreb på et signal.

Et digitalt vandmærke kaldes pålideligt , hvis det modstår alle kendte typer angreb. Sådanne digitale vandmærker bruges normalt i kopibeskyttelses- og identifikationssystemer.

Bind

Længden af den indlejrede meddelelse definerer to forskellige vandmærkeskemaer: $|m|$

$|m|=0$ : Meddelelse konceptuelt null. Systemets opgave er kun at fikse tilstedeværelsen af et vandmærke i det markerede objekt . Nogle gange kaldes denne type vandmærke et 1-bit vandmærke, da 1 er ansvarlig for tilstedeværelsen af et vandmærke og 0 for fraværet. $m$ $w$ $S_{E}$
$|m|=n>0$ : Meddelelse som et n-bit nummer ( , med ) eller hardkodet i . Dette er det sædvanlige vandmærkeskema med en besked, der ikke er nul. $m$ $m=m_{1}\ldots m_{n},\;n\in \mathbb {N}$ $n=|m|$ ${\displaystyle M=\{0,1\}^{n))$ $w$

CVZ ansøgningsmetode

Metoder til påføring af digitale vandmærker er opdelt i rumlig og frekvens. Rumlige metoder omfatter LSB - metoden . Til frekvens - ved metoden til at sprede spektret . Det mærkede signal opnås ved en additiv modifikation. Sådanne digitale vandmærker er karakteriseret ved gennemsnitlig pålidelighed, men meget lille informationskapacitet. En amplitudemodulationsteknik , der ligner spredt spektrum, bruges også til indlejring. Kvantiseringsmetoden er ikke særlig pålidelig, men giver dig mulighed for at indlejre en stor mængde information.

Ansøgning

Sporing af distribution af datakopier [1] .
- Kampen mod videopirateri og "tidlig" adgang til nye film. I samarbejde med Hollywood-filmstudier kan tv-netværksoperatører give deres seere betalt adgang til premium-indhold - film, der netop er dukket op i biograferne og endnu ikke er udgivet på DVD [2] . En forudsætning for studier er at indlejre et vandmærke, der giver dig mulighed for at opdage kilden til lækagen - en bestemt seer - når filmen kommer i ulovlig cirkulation [3] .
- Broadcast-sporing (tv-nyheder indeholder ofte vandmærker efterladt af internationale nyhedsbureauer [4] ; reklamebureauer bruger vandmærker til at kontrollere, hvor længe deres reklamer udsendes).
Metadata , elektronisk digital signatur
Skjuler kendsgerningen om informationsudveksling ( Steganography ).

Se også

Fotografisk vandmærke
DRM

Noter

↑ Polsk filmarkiv forsvarer sin arv (utilgængeligt link) . Hentet 11. november 2011. Arkiveret fra originalen 9. august 2011. (ubestemt)
↑ Warner Brothers, Sony, Universal og Fox cue premium VOD . Hentet 11. november 2011. Arkiveret fra originalen 5. december 2012. (ubestemt)
↑ Hjemmepremiere er kun begyndelsen til retsmedicinsk vandmærkning (downlink) . Hentet 31. december 2019. Arkiveret fra originalen 30. juni 2011. (ubestemt)
↑ Associated Press forlænger tv-overvågningsaftale med Civolution . Hentet 11. november 2011. Arkiveret fra originalen 5. december 2012. (ubestemt)