數(shù)字指紋概念

數(shù)字指紋概念什么是數(shù)字指紋？

數(shù)字指紋是在原產(chǎn)品中嵌入和用戶(hù)相關(guān)的信息，產(chǎn)品提供者（發(fā)行商）能夠根據(jù)該信息，對(duì)非法用戶(hù)進(jìn)行跟蹤。與數(shù)字指紋相關(guān)：數(shù)字水?。合驍?shù)字產(chǎn)品中嵌入版權(quán)擁有者的一些信息，當(dāng)發(fā)生爭(zhēng)議時(shí)能夠有效確認(rèn)版權(quán)歸屬，對(duì)相同作品嵌入的版權(quán)信息是相同的。隱寫(xiě)術(shù)（Steganography）:信息隱藏的一種方式。叛逆者跟蹤（TraitorTracing）：如果合法用戶(hù)泄露信息給非法用戶(hù)，入侵依然會(huì)發(fā)生，這種用戶(hù)會(huì)被稱(chēng)為叛逆者。指紋的概念最早由Wagner在1983年提出[Fingerprinting]，一直到1995年對(duì)數(shù)字指紋的研究才正式開(kāi)始，Cox等人提出一種基于擴(kuò)頻通信的DCT域水印算法，后來(lái)的研究將數(shù)字水印和數(shù)字指紋編碼技術(shù)相結(jié)合。DCT：離散余弦變換數(shù)字指紋體制數(shù)字指紋體制向拷貝中嵌入指紋并對(duì)帶指紋的拷貝進(jìn)行分發(fā)實(shí)現(xiàn)對(duì)非法分發(fā)者進(jìn)行跟蹤并審判上述兩部分通過(guò)發(fā)行商、用戶(hù)之間的一系列協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以分為：算法：指紋的編碼和解碼、嵌入和提取以及拷貝的分發(fā)策略等協(xié)議：規(guī)定了各實(shí)體之間如何進(jìn)行交互以實(shí)現(xiàn)各種特點(diǎn)的拷貝分發(fā)和跟蹤體制數(shù)字指紋體制用戶(hù)J的信息原拷貝P指紋編碼和指紋嵌入發(fā)行商獲得銷(xiāo)售記錄審判用戶(hù)J獲得Pj若干用戶(hù)進(jìn)行合謀產(chǎn)生P（private）發(fā)行商發(fā)現(xiàn)P（private）相關(guān)記錄或初始信息指紋提取解碼和跟蹤原拷貝P用戶(hù)的參與數(shù)據(jù)分發(fā)體制跟蹤體制數(shù)字指紋體制數(shù)字指紋方案應(yīng)滿(mǎn)足以下幾項(xiàng)基本要求：1）保真性指紋嵌入后和原拷貝相比，質(zhì)量不應(yīng)降低，這也是信息隱藏的基本要求。2）魯棒性嵌入的指紋信息能抵抗受到的處理、操作或惡意攻擊，要求攻擊者不能對(duì)指紋隨意修改，理想目標(biāo)是攻擊者無(wú)法在不破壞原拷貝的情況下偽造出一個(gè)新的可用拷貝。3）嵌入量嵌入的內(nèi)容要實(shí)現(xiàn)用戶(hù)攻擊后能留下足夠的信息使發(fā)行商進(jìn)行跟蹤。4）合謀容忍性①合謀安全尺寸發(fā)行商能確認(rèn)出至少一個(gè)非法分發(fā)者②無(wú)論合謀人數(shù)是否超過(guò)合謀安全尺寸，無(wú)辜購(gòu)買(mǎi)者不能受到指控5）效率帶指紋拷貝的生成算法和跟蹤算法的實(shí)現(xiàn)具有很好的效率。發(fā)行商對(duì)用戶(hù)的指紋進(jìn)行編碼，以增加該指紋方案的合謀容忍能力，這種編碼稱(chēng)為合謀容忍編碼。能抵抗合謀攻擊，則稱(chēng)該編碼方案是合謀安全的（collusion-secure）。數(shù)字指紋體制指紋的合謀容忍編碼包括兩部分：

指紋的編碼算法和指紋跟蹤算法在一定假設(shè)下，將獲得的與用戶(hù)相關(guān)的信息，按一定規(guī)則進(jìn)行編碼，生成具有一定抗攻擊能力的碼字的過(guò)程。當(dāng)發(fā)行商獲得盜版拷貝時(shí)，運(yùn)用一定的解碼規(guī)則判斷出非法分發(fā)者的過(guò)程。指紋編碼方案的設(shè)計(jì)思想是在一定的假設(shè)下，將用戶(hù)的相關(guān)信息進(jìn)行編碼，生成具有一定規(guī)律性和相關(guān)碼字的過(guò)程。實(shí)質(zhì)是設(shè)計(jì)的指紋碼字之間具有一定漢明距離（碼距），在受到合謀攻擊后仍能區(qū)別于其他碼字。指紋編碼的分類(lèi)根據(jù)跟蹤成功的概率碼字是否隨機(jī)碼字的分布確定性跟蹤概率性跟蹤隨機(jī)指紋方案利用某些特殊的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造的指紋編碼方案連續(xù)指紋方案離散指紋方案上文大部分內(nèi)容總結(jié)自[數(shù)字指紋綜述]呂述望等，信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2003.7.18。此文的將指紋編碼方案分為連續(xù)指紋和離散指紋方案進(jìn)行講述。[數(shù)字指紋技術(shù)研究進(jìn)展]，鄧家青林沛數(shù)字指紋技術(shù)的研究重點(diǎn)：必須具有良好的抗合謀能力。傳統(tǒng)的數(shù)字指紋分為兩大類(lèi)：獨(dú)立指紋和編碼指紋獨(dú)立指紋獨(dú)立指紋采用統(tǒng)計(jì)上相互獨(dú)立的擴(kuò)頻碼作為獨(dú)特的指紋擴(kuò)頻調(diào)制的嵌入技術(shù)，其編碼由獨(dú)立同分布的均勻分布或高斯分布信號(hào)源產(chǎn)生。在文獻(xiàn)[Anti-collusionforensicsofmultimediafingerprintingusingorthogonalmodulation]（使用正交調(diào)制的抗合謀取證多媒體指紋）中，采用最大值和門(mén)限檢測(cè)法的情況下，偽隨機(jī)碼的誤碼性能，并提出一種對(duì)合謀尺寸進(jìn)行估計(jì)的方法?；跀U(kuò)頻的指紋系統(tǒng)好處在于易于實(shí)現(xiàn)且個(gè)用戶(hù)之間的辨識(shí)度高，問(wèn)題在于所需的擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度和數(shù)量、接收機(jī)的復(fù)雜度都隨用戶(hù)的增加而線性增長(zhǎng)。將數(shù)據(jù)信號(hào)介入帶有白噪聲特性的偽隨機(jī)序列進(jìn)行傳輸，使傳輸帶寬較原數(shù)據(jù)所需最小帶寬大到數(shù)百、上千萬(wàn)倍以上，稱(chēng)為擴(kuò)頻。它可以在接收解擴(kuò)后使數(shù)據(jù)解調(diào)制判決時(shí)的信噪比降低幾百甚至上千萬(wàn)倍以上，這一擴(kuò)頻倍數(shù)，一般地稱(chēng)為擴(kuò)頻處理增益，。編碼指紋編碼指紋利用組合數(shù)學(xué)中的組合設(shè)計(jì)理論。最早發(fā)展于上世紀(jì)八十年代早期，最具代表的是Boneh和Shaw提出的CS編碼方案。它能以較高的概率在C個(gè)叛逆者中找出一個(gè)，最大問(wèn)題是碼字過(guò)長(zhǎng)，叛逆者數(shù)量超過(guò)預(yù)設(shè)值變失去追蹤功能。

Trappe等人用正交調(diào)制（調(diào)制方式的一種）改進(jìn)，提出了AND-ACC碼[Anti-collusionFingerprintingforMultimedia]，編碼長(zhǎng)度較短叛逆者辨識(shí)也優(yōu)于CS碼。He和Wu在此基礎(chǔ)上，將編碼設(shè)計(jì)與擴(kuò)頻調(diào)制分別在不同的層上實(shí)現(xiàn)，提出所謂的TA碼[Jointcodingandembeddingtechniquesformultimediafingerprinting](多媒體指紋的聯(lián)合編碼和嵌入技術(shù))。編碼指紋在國(guó)內(nèi)，陳曉蘇等人提出[一種基于隨機(jī)序列的數(shù)字指紋編碼和跟蹤算法]，從理論上推導(dǎo)了算法的編碼長(zhǎng)度合謀人數(shù)以及跟蹤算法錯(cuò)誤概率之間的關(guān)系，給出了錯(cuò)誤概率界。在文獻(xiàn)[一種新的兩用戶(hù)合謀安全的數(shù)字指紋編碼算法]中，陳曉蘇等從級(jí)聯(lián)碼的思想出發(fā)，其內(nèi)碼采用基于混沌序列，外碼采用IPPP碼，在其共謀人數(shù)為2時(shí)進(jìn)行跟蹤。[一種二進(jìn)制數(shù)字指紋編碼算法]呂述望等人通過(guò)使用偽隨機(jī)序列對(duì)指紋比特的重復(fù)

嵌入進(jìn)行控制。[合謀安全的卷積指紋信息碼]朱巖等結(jié)合卷積碼和一般只問(wèn)碼構(gòu)成一種兩層鏈接結(jié)構(gòu)的指紋信息[Group-OrientedandCollusionSecureFingerprintforDigitalImages](面向分組和合謀安全的數(shù)字圖像指紋)YU等構(gòu)建了面向分組的指紋碼，其外碼采用Reed-

Solomon碼，內(nèi)碼采用平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)BIBD和正交碼構(gòu)成的碼矩陣發(fā)展方向存在不足：合謀性不夠全面，碼字太長(zhǎng)，容納用戶(hù)數(shù)量有限，針對(duì)性不強(qiáng)，不能適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)傳播方式值得研究方向：（1）合謀者權(quán)重估計(jì)及抵御動(dòng)態(tài)合謀攻擊（2）無(wú)線通信中的技術(shù)：碼字設(shè)計(jì)、位移擴(kuò)頻、信道估計(jì)、接收機(jī)估計(jì)（3）對(duì)數(shù)字指紋問(wèn)題的若干理論問(wèn)題（4）結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)，提出更合理的