電子商務(wù)安全中的數(shù)字水印技術(shù)探討

1、電子商務(wù)安全中的數(shù)字水印技術(shù)探討 摘 要：數(shù)字水印技術(shù)作為版權(quán)保護(hù)和安全認(rèn)證的有力工具,已得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。從數(shù)字水印的概念入手，介紹了數(shù)字水印的基本特性、框架與種類，并介紹了數(shù)字水印技術(shù)在電子商務(wù)安全方面的運(yùn)用情況，以及數(shù)字水印未來的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：電子商務(wù)；數(shù)字水?。浑[蔽性；版權(quán)保護(hù) 1 引言電子商務(wù)是指利用現(xiàn)代電子信息技術(shù),特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所開展的一系列商務(wù)、貿(mào)易活動的總稱,它是在因特網(wǎng)的基礎(chǔ)上誕生和發(fā)展起來的。電子商務(wù)已被世界各國公認(rèn)為是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)增長的重要驅(qū)動力。在電子商務(wù)中主要使用的數(shù)字技術(shù)，多媒體技術(shù)的運(yùn)用，極大地加速了電子商務(wù)的發(fā)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)

2、展，數(shù)據(jù)的交換和傳輸變成了一個(gè)相對簡單的過程，人們借助于計(jì)算機(jī)、數(shù)字掃描儀、打印機(jī)等電子設(shè)備可以方便、迅速地將數(shù)字信息傳輸?shù)剿谕牡胤健５沁@些數(shù)字形式的數(shù)據(jù)文件或作品使有惡意的個(gè)人和團(tuán)體有可能在沒有得到作品所有者的許可下拷貝、使用和傳播有版權(quán)的內(nèi)容，而一些具有特殊意義的信息，如涉及司法訴訟、政府機(jī)要等信息，則會遭到惡意攻擊和篡改偽造等等。這一系列數(shù)字化技術(shù)本身的可復(fù)制和廣泛傳播的特性所帶來的負(fù)面效應(yīng)，已成為信息產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的一大障礙。目前，數(shù)字媒體的信息安全、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和認(rèn)證問題變得日益突出，且已成為數(shù)字世界中一個(gè)非常重要和緊迫的議題。數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生, 作為多媒體版權(quán)內(nèi)容保護(hù)的

3、新技術(shù),一種特殊的信息隱藏技術(shù)正以其特定的優(yōu)勢, 在電子商務(wù)上得到了越來越廣泛的研究和應(yīng)用。2 數(shù)字水印的定義目前雖有許多文獻(xiàn)討論有關(guān)數(shù)字水印技術(shù)的問題，但數(shù)字水印始終沒有一個(gè)明確統(tǒng)一的定義。我們通常認(rèn)為數(shù)字水印是永久鑲嵌在其它數(shù)據(jù)（宿主數(shù)據(jù)）中具有鑒別性的數(shù)字信號或模式，而且并不影響宿主數(shù)據(jù)的可用性。一般認(rèn)為數(shù)字水印應(yīng)具有如下特點(diǎn)：安全性：水印的安全性要求未授權(quán)者不能發(fā)現(xiàn)數(shù)字作品中含有水印信息?；蛘咚惴ò踩詢H僅依賴于密鑰而不依賴于算法的保密性。因此在沒有密鑰的情況下，未授權(quán)者即使知道含有水印信息和知道水印算法，也不能提取出水印信息或者破壞水印信息。可證明性：水印應(yīng)能為受到版權(quán)保護(hù)的信息產(chǎn)品

4、的歸屬提供完全可靠的證據(jù)。水印算法能夠?qū)⑺姓叩挠嘘P(guān)信息（如注冊的用戶號碼、產(chǎn)品標(biāo)志或有意義的文字等）嵌入到被保護(hù)的對象中，并在需要的時(shí)候?qū)⑦@些信息提取出來。水印可以用來判別對象是否受到保護(hù)，并能夠監(jiān)視被保護(hù)數(shù)據(jù)的傳播、真?zhèn)舞b別以及非法拷貝控制等。這實(shí)際上也是發(fā)展水印技術(shù)的基本動力。不可感知性：不可感知性是指視覺或聽覺上的不可感知性，即指因嵌入水印導(dǎo)致載體數(shù)據(jù)的變換對于觀察者的視覺或聽覺系統(tǒng)來講應(yīng)該是不可察覺的，最理想的情況是水印與原始載體在視覺上是一模一樣的，這是絕大多數(shù)水印算法所應(yīng)達(dá)到的要求。穩(wěn)健性： 數(shù)字水印應(yīng)該難以被擦除，任何試圖完全破壞水印的努力將對載體的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，而且好的水

5、印能夠確定對圖像的破壞位置以及部分地恢復(fù)圖像。好的水印算法應(yīng)該對信號處理、幾何變形、惡意攻擊等具有穩(wěn)健性。3 數(shù)字水印的基本框架與種類3.1 數(shù)字水印的基本框架一個(gè)數(shù)字水印方案一般包括四個(gè)基本方面：水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或檢測、水印的檢測和提取評價(jià)。（1）數(shù)字水印的生成。生成的水印應(yīng)該保證唯一性，有效性以及不可逆性。因此水印可以用商標(biāo)圖像、偽隨機(jī)序列、混沌序列、以及由一些對象組成的散列數(shù)值。（2）水印嵌入。這是水印技術(shù)的核心，既要保證水印嵌入的安全性，又要考慮嵌入水印的魯棒性。水印的嵌入算法很多，從總的來看可以分為空間域算法和變換域算法，限于篇幅就不詳細(xì)介紹了。（3）水印的檢測和提

6、取。按水印的檢測過程可以將數(shù)字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水?。涸跈z測過程中需要原始數(shù)據(jù)。盲水?。涸跈z測過程中只需要密鑰，不需要原始數(shù)據(jù)。一般來說，明文水印的魯棒性比較強(qiáng)，但其應(yīng)用受到存儲成本的限制。目前學(xué)術(shù)界研究的數(shù)字水印大多數(shù)是盲水印。（4）水印的檢測和提取評價(jià)。正常的水印應(yīng)該能夠正常提取，但是總會出現(xiàn)下列兩種情形。數(shù)據(jù)中不存在水印，但是檢測結(jié)果是存在水印（表示為正向錯(cuò)誤），這種情況發(fā)生的概率稱為是虛警概率。數(shù)據(jù)中存在水印，但是檢測結(jié)果是不存在水印（表示為負(fù)向錯(cuò)誤），這種情況發(fā)生的概率稱為是漏報(bào)概率。對于上面出現(xiàn)的兩種情形，我們在進(jìn)行水印提取時(shí)就要多加注意了。3.2 數(shù)字水印的種類（1

7、）按嵌入的水印信號形式來分，可以分為一維水印和多維水印； （2）按嵌入方法來分，可以分為可逆水印和不可逆水?。?（3）按水印檢測方法，可以分為盲水印和非盲水印； （4）按魯棒性來分，可分為易脆水印、半易脆水印和魯棒水印； 這里舉一個(gè)易碎水印的例子，圖3為圖1的水印，但是當(dāng)圖1右下角被破壞時(shí)，圖片1被修改為圖2，它的水印也被破壞。如圖4，這種水印稱為易碎水印。 （5）從外觀上分類，可分為可見水印和不可見水??； （6）按載體分類，可分為圖像水印、視頻水印、音頻水印和文檔水?。?（7）從水印的嵌入域來分，可分為空間域水印、變換域水印。4 數(shù)字水印的應(yīng)用最初提出數(shù)字水印的目的是為了保護(hù)版權(quán)，然而隨著數(shù)

8、字水印技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了更多更廣的應(yīng)用，有許多是當(dāng)初人們所沒有預(yù)料到的，很多已經(jīng)在電子商務(wù)中得到運(yùn)用。目前主要應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域有：商標(biāo)防偽、信息驗(yàn)證、數(shù)字多媒體版權(quán)的保護(hù)，其中以日本，德國以及歐洲其他國家發(fā)展較快。4.1 版權(quán)保護(hù)數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問題。由于數(shù)字作品的拷貝、修改非常容易，而且可以做到與原作完全相同，所以原創(chuàng)者不得不采用一些嚴(yán)重?fù)p害作品質(zhì)量的辦法來加上版權(quán)標(biāo)志，而這種明顯可見的標(biāo)志很容易被篡改?！皵?shù)字水印”利用數(shù)據(jù)隱藏原理使版權(quán)標(biāo)志不可見或不可聽，既不損害原作品，又達(dá)到了版權(quán)保護(hù)的目的。4.2 電子商務(wù)交易中的防偽認(rèn)證隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特別是精度超過1

9、200dpi的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn)，使得貨幣、支票以及其他票據(jù)的偽造變得更加容易。另外，在從傳統(tǒng)商務(wù)向電子商務(wù)轉(zhuǎn)化的過程中，會出現(xiàn)大量過度性的電子文件，如各種紙質(zhì)票據(jù)的掃描圖像等。即使在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)成熟以后，各種電子票據(jù)也還需要一些非密碼的認(rèn)證方式。數(shù)字水印技術(shù)可以為各種票據(jù)提供不可見的認(rèn)證標(biāo)志，降低了偽造的可能性，在商標(biāo)防偽、產(chǎn)品認(rèn)證、信息標(biāo)識等方面提供了重要的作用。4.3 完整性檢驗(yàn)有一些重要的數(shù)字媒體，不僅要防止被拷貝、盜版，更重要的是保證其自身的完整性。如醫(yī)學(xué)影像等，可以利用數(shù)字水印對其進(jìn)行完整性檢驗(yàn)，以確保其完整性。還有很多的應(yīng)用如：應(yīng)用控制、操作跟蹤、廣播監(jiān)

10、控、設(shè)備控制等就不詳細(xì)介紹了。數(shù)字水印技術(shù)正處于發(fā)展階段，但可以看出數(shù)字水印技術(shù)未來的應(yīng)用市場將會更加廣闊。5 數(shù)字水印的發(fā)展趨勢目前數(shù)字水印的研究方向，主要是技術(shù)研究方向和應(yīng)用研究方向。其中技術(shù)研究方向主要有：（1） 基于新技術(shù)、新方法應(yīng)用的智能型水印技術(shù)，比如：基于混沌置亂與優(yōu)化技術(shù)(COA)、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(NN)、 支持向量機(jī)(SVM)、線性鑒別分析LDA（Linear Discriminant Analysis）、CA(細(xì)胞自動機(jī))等技術(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)字水印。（2） 用于內(nèi)容認(rèn)證的數(shù)字水印實(shí)現(xiàn)策略研究，比如：數(shù)字水印的信號內(nèi)容研究、脆弱數(shù)字水印技術(shù)研究、半脆弱數(shù)字水印技術(shù)研究、可逆水印技術(shù)研究等。（3）特色水印研究，比如：可見水印技術(shù)、醫(yī)學(xué)圖像中的水印技術(shù)研究、二制圖像的認(rèn)證技術(shù)、JPEG圖像的水印技術(shù)、聲音、視頻媒體的水印技術(shù)、Web水印、軟件水印以及數(shù)據(jù)庫水印技術(shù)研究等。在應(yīng)用研究方向,主要有：（1）防偽技術(shù)研究，如： 證件防偽、駕駛證、出生證防偽、商標(biāo)防偽等。（2）認(rèn)證技術(shù)研究，如： 多媒體信息認(rèn)證、移動設(shè)備認(rèn)證、數(shù)字圖書館認(rèn)證等。數(shù)字水印是一個(gè)新興的技術(shù)，經(jīng)過很多學(xué)者不懈的努力，在一些領(lǐng)域已經(jīng)取得了成功。但是由于電子商務(wù)發(fā)展過程中、不斷出現(xiàn)新的問題和