水印安全

2024-06-22

水印安全(精选12篇)

水印安全 篇1

传统的水印嵌入算法都具有很强的鲁棒性并可经受住一定的攻击, 因此是一种版权保护的有效手段。但对于防篡改认证能力方面则基本上无能为力, 即接收者不知道其收到的信号是否被篡改过, 而这在可靠性, 安全性要求较高的环境下必然出现问题, 因此有必要对脆弱性数字水印进行一定的研究。

本文根据一个音频感知模型提出了一种新的音频信号的水印嵌入算法, 实现了音频作品的版权保护和内容证实功能, 该算法是通过量化一个原始信号的DWT系数作为掩蔽阈值, 同时嵌入了两种互补的水印, 即分别为鲁棒水印和脆弱水印, 我们称这种方法为“互补式隐藏法”, 使得至少有一个水印遇任意攻击都能存活。

1、嵌入水印原理

1.1 互补式隐藏法

为了获得高检测响应, 我们提出一个互补式隐藏法, 将两个水印以不同方式同时嵌入语音中。我们分析水印值与要嵌入水印的变换系数之间的关系, 有如下四种组合:Modu (+, -) , Modu (-, +) , Modu (+, +) 及Modu (-, -) 。举例来说, Modu (+, -) 意指正系数加入一负水印值。经过分析后, 我们发现这四种组合发生机率约为0.25。其中一个水印以Modu (+, -) 和Modu (-, +) 方式嵌入, 倾向于减少变换域系数的值, 称为负向调制 (negative modulation) ;另一个水印以Modu (+, +) 和Modu (-, -) 方式嵌入, 倾向于增加变换域系数的值, 称为正向调制 (positive modulation) 。采用互补式隐藏法, 当含有水印的音频信号经过各种攻击后, 至少有一种水印可以幸存下来。

1.2 DWT域系数量化

设f (u) 是从DWT变换域里选出的要嵌入水印的系数, 这些系数都大于其相对应的人耳听觉掩蔽阈值JND (u) 。JND (u) 对应于最终掩蔽阈值t[f]值。用f (u) 对应的第i个水印w (i) 对其量化, 使得f (u) 调制为f m (u) 。u和i的关系符合以下的函数映射:

水印检测时将要用到这个映射结果。水印w (i) 按照以下方法进行设计。采用下面的公式计算整数量化值

这里, q∈Z, q≥1, 因为f (u) ≥JND (u) 。由q我们可以定义第q个掩蔽阈值单元η (q) 作为量化的间隔:

为了使嵌入水印后的音频信号不可感知, 必须使得量化值不能超过人耳听觉掩蔽阈值JND (u) 。本算法通过正向调制和负向调制规则分别将鲁棒水印和脆弱水印嵌入到原始的音频信号中。

1.3 原始音频信号的恢复

使用隐藏水印w, 版权所有者可以近似的恢复原始的音频信号。设第i个水印为w (i) , 由公式可以得到恢复后的量化值qr (i) 。

恢复后的系数和其对应的变换前的系数之间的区别是由JND (u) 界定的。也就是

其中, f (u) 是DWT域嵌入水印的系数。

2、水印检测

水印的检测过程也是通过量化方法来实现的。设f a (u) 为攻击后的音频信号DWT域中嵌入了水印的系数, 本算法在不需要原始的音频信号的情况下, 就可以直接提取出正向和负向调制的水印值

这里, 我们必须知道函数映射map (u) 。

2.1 鲁棒水印检测

通过以下公式对w和we进行检测:

其中, Nw是嵌入的水印的长度。对于鲁棒水印, 两种检测结果分别对应两种完全互补的水印, 较大的一个值作为最终的检测结果。

2.2 脆弱水印检测

如果嵌入水印值和受攻击后检测的脆弱水印值之间的差值大于一个掩蔽阈值单元时, 说明多媒体数据被攻击了。也就是说,

为了估计全局的篡改情况, 篡改检测公式定义如下:

同样的, 两种篡改检测方法都是为了检测脆弱水印, 结果的平均值是水印检测的最终评估结果。比较大的篡改检测结果揭示了调制的趋向。值得注意的是, 由于不知道DWT域水印嵌入具体的位置, 单一的被篡改象素一般不能够被正确的识别出来, 然而, 如果局部的篡改检测值大于先前定义的阈值, 则音频信号被局部篡改的地方可以大体检测出来。

3、仿真实验结果

3.1 脆弱水印检测结果

我们将原始音频信号嵌入水印后的音频信号, 采样频率为44.1kHz, 信噪比为29.54dB。人为的选择了信号两个地方由另一个音频信号所代替, 被篡改的地方能被正确的判断出来。

3.2 鲁棒水印检测结果

为了测试本章提出的水印算法的鲁棒性, 我们采用了一般的信号处理操作, 攻击方法主要包括MPEG压缩, 剪切, 低通滤波, 重采样, 重量化和加噪等操作。通过仿真实验, 证明了该方法的有效性。

4、结语

数字水印技术是一个很新的技术, 可用于版权保护和内容证实等。大多数的已经提出的水印算法主要集中在实现一种功能, 或者只是版权保护, 或者只是内容证实。如果既要实现版权保护还要实现内容证实, 一般算法是通过两种不同的方法分别将两种不同的水印嵌入到音频信号中, 这就要考虑水印的嵌入次序。本文提出了一种新的水印嵌入方法, 该算法的主要特点是不需要考虑水印嵌入的顺序, 一次将两种不同用途的水印同时嵌入到要保护的音频信号中, 从不同的水印检测过程中检测出鲁棒水印和脆弱水印, 实现了版权保护和内容证实两种功能。实验结果表明该方法防篡改效果很好, 同时具有一定的抗攻击能力。

摘要:本文根据一个音频感知模型提出了一种新的音频信号的水印嵌入算法, 实现了音频作品的版权保护和内容证实功能。

关键词:音频水印,水印安全,水印

参考文献

[1]王秋生, 孙圣和, 郑为民.数字音频信号的脆弱水印嵌入算法.计算机学报, 2002, 25 (5) :520-525页.

[2]钮心忻, 杨义先.基于小波变换的数字水印隐藏与检测算法.计算机学报, 2000, 23 (1) :21-27页.

[3]C.S.Lu and H.Y.Mark Liao.Highly Robust Image WatermarkingUsing Complementary Modulations.2nd International Informa-tion Security Workshop.1999, 11:136-153P.

水印安全 篇2

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主修课程 :物理化学、化工原理、药物化学、天然药物化学、物理药学、药物分析学、药理学、药剂学、生物药剂学与药物动力学、制剂单元操作与工程设计、药事与药企管理等。

获得奖励:校优秀团员; 多次获校二等奖学金

性 性格特点:热情随和,活泼开朗,具有进取精神和团队精神,有较强的动手能力、良好协调沟通能力,适应力强,细心、积极、灵活,爱创新!

“水印”引出的作文 篇3

我正想着,老师叫我上了讲台。她低下头,把嘴巴凑近我的耳朵,说起了悄悄话。我边听边点头。这时,坐在前面的一些男同学也撅起了屁股,探着头也想来听。悄悄话说完了,我胸有成竹地卷起袖口,右手伸进脸盆,抓起了那条毛巾,然后两手轻轻一挤,水哗啦一下落了下来,掉进脸盆里;接着我把毛巾任意一团,再退后三步,手轻轻向后一扬,使劲向前一扔,啪,黑板上立马出现了水印……这时,唐老师微笑着问大家:“同学们,请你们展开想象,看看水印像什么?”

同学们这才明白过来,这是一个考想象力的游戏。开始,大家一言不发,一会儿,终于有人举手了。唐老师就叫了那位同学,他说:“水印像马头。”咦!像马头,我怎么看不出来?那位同学来到黑板前一指,说:“这是马嘴,这是……”顺着他的指点再一看,嘿,还真像!这下,同学们像开了窍似的,纷纷举起了手,有的说水印像弯弯的月亮、有的说水印像萨克斯管、还有的说水印像个大榔头……真是一个比一个有趣!同学们的想象可真是太丰富了。

游戏做完了,该写作文了。我铺开稿纸,拿起了笔……

(指导教师:何长平)

大脸猫提问:

水印安全 篇4

到目前为止,数字水印从研究对象上看,主要涉及图像水印、视频水印、音频水印、文本水印和三维网格资料水印等几个方面,其中大部分的水印研究和论文都集中在图像研究上,其原因在于图像是最基本的多媒体数据,且互联网的发展为图像水印提供了大量的应用需求。另外,视频水印也吸引了一些研究人员,由于可以将视频看成时空域上的连续图像序列,从某种意义上讲,它与图像水印的原理非常类似,许多图像水印的研究成果可以直接应用于视频水印。但两者有一个重要的差别在于处理信号的数量级上,特别是视频水印需要考虑实时性问题。

1 数字水印概念和基本原理

数字水印(Digital Watermarking)技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入多媒体内容当中,但不能影响原内容的价值和使用,并且不能被人的知觉系统觉察或注意,只有通过专用的检测仪器或阅读器才能提取。其中的水印信息可以是作者的序列号、公司标志、有特殊意义的文本等,可用来识别文件、图像或音乐制品等的来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品的拥有权。与加密技术不同,数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生,但它可以判别对象是否受到合法保护,监视被保护数据的传播,鉴别真伪和发现非法拷贝,解决版权纠纷,为法庭提供证据。

一般数字水印的通用模型包括嵌入和检测或提取两个阶段。嵌入阶段包含水印的预处理和水印嵌入两个阶段,嵌入方案的目标是使数字水印在不可见性和鲁棒性之间找到一个较好的折中点。检测阶段主要是设计一个嵌入过程的检测算法,检测的结果或是原水印(如字符串或图标等),或是基于统计原理的检验结果以判断水印存在与否。检测方案的目标是尽量减小错判与漏判的概率。为了给攻击者增加删除水印的不可预测的难度,目前大多数水印制作方案都在加入、提取时采用了密钥,只有掌握密钥的人才能读出水印。

2 数字水印系统的要求

数字水印(Digital Watermarking)技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记,这种标记通常是不可见的,只有通过专用的检测仪器或阅读器才能提取。嵌入数字作品中的信息必须具有以下特性才能称为数字水印。

(1)不可觉察性:在数字作品中嵌入数字水印不会引起明显的降质,并且不易被察觉。

(2)隐藏位置的安全性:水印信息隐藏于数据而非文件头中,文档格式的变换不应导致水印数据的丢失。

(3)鲁棒性(稳健性):所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后,数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。

不可觉察性和鲁棒性是数字水印系统的两个最重要的特性。也就是说,水印必须是不可觉察、不可测和难于破坏的。

在数字水印技术中,水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。从主观上讲,理想的水印算法应该既能隐藏大量数据,又可以抵抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际应用中,这两个指标往往不能同时实现,不过这并不会影响数字水印技术的应用,因为实际应用一般只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信,数据量显然是最重要的,由于通信方式极为隐蔽,遭遇敌方篡改攻击的可能性很小,因而对鲁棒性要求不高。但对保证数据安全来说,情况恰恰相反,各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险,所以鲁棒性是十分重要的,此时,隐藏数据量的要求居于次要地位。

3 数字水印的分类

数字水印技术从不同的角度有不同的划分方法。

(1)按表现形式划分:可分为可见水印(Perceptible)和不可见水印(Imperceptible)。前者如电视屏幕左上角的电视台的台标,后者是无法用肉眼看见的。我们所指的数字水印技术,若无特别指明,均指不可见水印技术。

(2)按特性划分:可分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印。鲁棒数字水印主要用于数字作品标识著作权信息,它要求嵌入的水印能够经受各种常用的编辑处理;脆弱数字水印主要用于完整性保护,脆弱水印必须对信号的改动异常敏感,人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。

(3)按水印所附载的媒体划分:可分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。

(4)按检测过程划分:可分为明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据,而盲水印的检测只需要密钥,不需要原始数据。一般明文水印的鲁棒性比较强,但其应用受到存储成本的限制。目前数字水印大多数是盲水印。

(5)按内容划分:可分为有意义水印和无意义水印。

4 结语

尽管在最近十年中,各种水印算法如雨后春笋般地不断涌现,但数字水印技术仍然是一个未成熟的研究领域,还有许多问题需要解决,其理论基础依然非常薄弱,大多数水印算法还是经验性的。

参考文献

[1]Brassil J,Low S,Maxemchuk N F,et al.Electronic marking and identification techniques to discourage document copying[J]. IEEE Journal on Selected Areasin Communications,1995,13( 8 ) : 1495~1504.

[2]Brassil J,Low S,M axemchuk N F.Copyright protection for the electronic distribution of text documents [J].Proceedings of the IEEE.1999,87(7):1181~1196.

CDR制作透明水印 篇5

1. 打开CDR软件,新建页面,随意用矩形工具拉一块底色,这里我用的橙色,目的是方便看,用圆形工具拉一个任意大小圆,填充白色。

2. 然后输入你需要的字母或网址,选中文字,点击导航 文本》使文本适合路径》然后就可以调节了,

注意:如果字母是倒的可在属性栏调节。

3. 复制一个圆,等比放小,填充不同颜色,居中对齐。并在中部放上你的LOGO或是任意图形。

4. 群组对象,点击工具栏 交互式透明工具,属性栏选择 标准,依次调节透明度。

5,。差不多到尾声了,如果你还需要加什么元素,我想你应该都明白了。

各色宝贝水印大法集合 篇6

简约文字水印

简单讲,把文字输入到宝贝图片上,就是一款文字水印了。输入文字谁都会,但如何把文字处理出美感,那就要仔细琢磨琢磨了。

一、透明浮雕水印

1、在Photoshop中打开一张宝贝图片,在工具栏中选择“横排文字工具”,在宝贝上输入水印文字。当然,在此你也可以在用鼠标选中文字后,点击“切换字符和段落调板”图标,在打开的窗口中调整文字的大小、颜色、间距等参数。调整到满意后,点击“√”图标确定。

2、在生成的文本图层上点击鼠标右键,选择“栅格化图层”命令,将该层进行栅格化处理。接着选中该层后,在“添加图层样式”菜单中选择“斜面和浮雕”命令,在弹出的“图层样式”窗口中,设置相关参数,营造出立体感。

3、怎么,感觉这样的水印缺少了几分通透感?别急,调整文字图层的“填充”数值,随着填充值的变小,是不是通透感就慢慢显现出来了?当然,至于调整到什么状态,还要看你的个人喜好喽!

二、精美变形水印

1、同样是在Photoshop中中打开宝贝图片,利用“横排文字工具”在图片上输入水印文字。而为了便于下面的操作,我们要将下面一排文字字号调小,使其与上面一排文字同宽。具体的调整方法就是只选中下排文字,然后利用“字符”窗口修改相关参数即可。

2、在选中生成的文字图层后,再次在工具栏中选择“横排文字工具”,点击界面上方的“创建变形文本”图标,在弹出的“变形文本”窗口中选择喜欢的样式。此时水印文字就会变为相应的形状了。

3、变形完成了,不过这样的水印效果未免略显粗糙。别急,双击文字图层,打开“图层样式”窗口。根据个人喜欢加入投影、外发光、描边等特效后,最后再在“图层”面板中调整一下不透明度,就大功告成了!

个性图片水印

与文字水印相比,图片水印的保护效果更好,更不易被去除。下面笔者就推荐给大家两款极富个性视觉冲击的图片水印,让你的宝贝变得更加眩目。

一、图片溶解水印

1、在Photoshop中打开预先准备好的作为水印的图片素材,执行“滤镜→风格化→查找边缘”命令,突出图像边缘轮廓。然后选择“图像→模式→灰度”菜单,在弹出的对话框中点击“好”按钮。完成后将处理过的图片保存为PSD格式的文件,保存在电脑中。

2、接下来打开宝贝图片,执行“滤镜→纹理→纹理化”命令。在弹出的窗口中点击右侧的“小三角”图标。选择“载人纹理”,在弹出的窗口中选择刚才保存的经过处理的PSD格式的水印图片,此时该水印图片便会自动加到宝贝图片上了。

3、确认后我们来看一看效果,怎么样,确实很有意思吧?当然,更重要的是,这样的水印效果其安全系数有多高自然就不言而喻了。

二、图片印章水印

1、在Photoshop中打开水印图片素材,在“工具栏”中选择“魔棒工具”,耐心的将主体图像勾勒出来。当然,如果不能一次性完整选出图像,也可配合“Shift”和“AIt”键添加、删减选区,直到得到一个完整的图形选区为止。

2、按“Ctrl+Shift+1”组合键反选选区,然后按“DeI”键删除背景选区,完成后按“Ctrl+D”组合键取消选择。

3、由于接下来还要在图片水印上输入文字,因此我们要先适当扩大画布。选择“图像→画布大小”菜单,在弹出窗口的“新大小”选项中,设置新的“宽度”和“高度”,确定后图片背景就会自动扩大了。

4、选择“文本工具”,在图像边缘输入水印文字,字体、字号、颜色根据个人喜好随意设定。

5、选择“图层→合并可见图层”命令,将图像与文字层合并,并将合并后的图层的“不透明度”降低。最后打开一张宝贝图片,将刚才制作好的图片印章水印直接拖拽到宝贝上,调整好合适的位置,带有活泼可爱风格的个性图章水印便完成了。

快捷网络水印

利用Photoshop,虽然可以满足你所有需求,但如果你对该软件一窍不通,那又该怎么办呢々http://wwwigogo8.com/,想必一直关注“美不胜Show”栏目的读者朋友,对这个网站一定不陌生。以前曾经介绍过利用这个在线站点制作闪字之类的小特效,而今天笔者同样是利用“爱狗狗吧”为网店宝贝做美容。

输入网址http://id.igogo8.com/shop/,首先从网站列出的加边框、加水印、加印章三个美化项目中,选择一项需要的服务。然后点击“浏览”按钮,选择好宝贝图片后,点击“上传图片”按钮将宝贝上传到网站上。接着在“样式和文字”标签中,设置好水印类型、透明度以及水印文字。全部设置完毕,点击“提交生成”按钮即可。

在新载入的页面中,我们能够预览到加入水印文字后的效果。如果感觉满意,此时你既可以直接将其保存到本地,也可直接引用网站提供的“商品图片地址”来将宝贝添加到店铺中。当然,如果不满意也没关系,只要选择好美化类型后,点击“继续装修”按钮,即可回到刚才的编辑界面修改美化方案,十分方便。

现在有了这个在线宝贝美化站点,哪怕你再菜,也同样可以拥有漂亮的店铺宝贝展示图片了!

批量生成水印

以上笔者介绍了几种不同的水印特效,但在实际操作中,我们不可能只为一张图片添加水印,很显然,此时就涉及到了批量处理的问题。所谓批量生成水印,自然是让软件自动完成这项繁琐的工作,而我们所要做的。只是几步简单的操作而已。

一、用Photoshop录制动作

1、在Photoshop中新建一个透明背景的文件,然后在背景上输入水印文字,调整好后按“Ctrl+c”组合键复制该文字。

2、打开一张宝贝图片,打开“动作”面板,点击“创建新设置”图标,确认后再点击“创建新动作”图标,在弹出的“新动作”窗口中为该动作重新命名

3、按“Ctrl+v”组合键将刚才复制的水印文字,粘贴到宝贝图片上,并调整好其所在位置。接下来执行“图层→合并图层”命令,完成后点击“停止播放/录制”按钮结束录制工作。

4、将需要加水印的图片保存到一个文件夹中后,选择“文件→自动→批处理”菜单,在弹出的窗口中选择“动作”为水印,点击“源”文件夹下的“选取”按钮,选择宝贝图片所在的文件夹,并将“目标”选项设置为存储并关闭。全部设置完毕后确认,静静等待一会。就可以验收成果了。

二、利用特殊软件

其实很多专门的图像处理软件都有批量添加水印的功能,而且操作起来也更简便。比如大家熟知的光影魔术手(下载地址:http://www.skycn.com/soft/26063html),就是笔者最常用的批量添加水印的工具。

将制作好的透明背景的水印文字保存为BMP格式的文件后,运行光影魔术手。选择“文件→批处理”菜单,在弹出窗口的“照片列表”选项中,点击“增加”按钮添加要加入水印的宝贝图片。然后切换到“自动处理”选项,点击“+”按钮,在弹出的菜单中选中“水印”后,点击“+增加”按钮将该项处理导入到“自动处理动作列表”中。接下来点击右侧的“水印”按钮,在弹出的窗口中设置水印图片的来源,以及相关参数。设置完毕确认后,再切换到“输出设置”选项,设置添加过水印后图片的保存方式等相关信息。一切准备工作就绪后,点击“确定”按钮,此时你会看到一个处理过程显示的窗口,当全部处理完毕点击“确定”后即可。

水印安全 篇7

1 数字水印的技术现状分析

目前数字水印技术主要用于以下几个方面:第一, 版权保护。即数字作品的所有者可用密钥产生一个水印, 并将其嵌入原始数据, 然后公开发布他的水印版本作品。第二, 添加指纹。为避免未经授权的拷贝制作和发行, 出品人可以将不同用户的ID或序列号作为不同的水印 (指纹) 嵌入作品的合法拷贝中用以确定其来源。今后需要加以改进以更好的适应当前的市场环境和行业情况, 旨在以此为基础实现相关事业的发展和创新改革。

2 数字水印技术分类研究

当前数字水印技术较多, 应当通过对技术的全面分析, 掌握不同算法之间存在的差别和联系, 进而进行更好的改进。

2.1 时空域数字水印算法

相关算法主要是通过水印, 将制定的密码或者是秘钥等, 产生随机性的序列号, 并且将其加入至图像、声音或者是视频等数据信号之中, 形成全新的水印。由于信号数据的能量往往比较低, 所以并不会被人为的被察觉到。在相关算法之中, 主要的优点, 是可以较好的隐藏数据的量, 并且可以实现局部的、部分性的自适应, 这一点对于数字水印技术的发展和创新改良意义重大。但是其缺点也相当的明显, 就是比较脆弱, 常用的数据信号处理过程诸如信号的剪切、信号的缩放等等, 均会对水印造成破坏性的影响。最后, 还需要注意的是相关软件与文件的格式有着高度的相关性, 经过影响和破坏之后的处理文件往往不能够进行有损的压缩, 这一点会对最终的使用造成极大的不良影响。

2.2 变换域数字水印算法

除了上述分析到的算法之外, 变换域算法在实践数字水印技术之中也相当常见。变换域水印是在对多媒体数据进行各种变换后将水印嵌入某些指定的频域系数, 如DCT、DFF、DWT变换等。该类算法中。大部分水印算法采用了扩展频谱通信 (Spread Spectrum Communication) 技术。由于篡改攻击一般是施加在感知特征不明显的域, 出于提高强健性的考虑水印一般加在感知特性敏感的域。该类算法的隐藏和提取信息操作复杂, 隐藏信息量不能很大, 但抗攻击能力强, 很适合于数字作品版权保护的数字水印技术中。DCT变换域上的数字水印具有很强的鲁棒性, 可以抗各种信号变形。由于JPEG、MPEG等数据压缩方法也是在DCT变换域上操作的, 所以DC3'变换域数字水印具有与生俱来的抗有损压缩能力。不过, DCT变换域水印方法不能作到对图像、声音等信号内容的自适应, 因此往往会造成对图像亮度等特征的明显损害。

3 数字水印技术的问题及今后的发展方向

根据上文针对当前数字水印技术的基本现状和技术的核心原理等进行综合性的分析, 可以明确技术今后的改革方向和改革的主要原则。下文将针对当前数字水印技术发展过程之中的主要问题和今后的发展建设前景等进行集中性的分析。

当前数字水印技术发展过程之中问题较多。首先, 在今后需要重点解决的就是信息化通道方面的障碍, 这一点是使得多媒体数据信息可以得到全面保障的关键环节。另外, 还需要注意的是, 针对数字水印技术的系统评价方法, 也应当进行革新, 虽然就当前加以分析计算方式较多, 但是还应当加强对数字水印技术体系全面评估办法的研究。根据对传统的经验进行分析, 传统的数字水印技术计算方式几乎是完全独立的, 并不能够根据实际的应用需求进行设计, 而对现有的应用加以研究, 并且以此为基础和依据, 实现对计算方式的创新, 同时将现有的大量水印计算分类方式进行比较, 详细的分析数字水印技术的基本现状同时对技术今后的发展方向则有着重大的发展以及和研究的价值。不少系统都是基于网络进行计算的, 这样的现状使得其服务的质量难以得到切实的保障, 另外, 传统的数字水印技术应当结合压缩编码进行实现, 所以在今后还应当加强对基于网络特性的数字水印技术分析。最后, 当前数字水印技术发展过程之中所有权的证明问题难以得到完全的解决, 就当前的众多计算方式来进行分析, 攻击者往往可以直接的破坏其中的水印, 这样的情况会使得文件的所有者受到巨大影响。所以, 有效的解决上述不良情况是数字水印技术的发展主导。

4 结束语

总的来讲, 多媒体信息安全之中数字水印技术的建设, 相当关键, 正如上文所分析到的, 随着当前信息技术和计算机技术的不断向前发展, 不少行业开始了自身的转型, 不断的迈向了自动化以及数字化的发展方向。综上所述, 本文系统性的分析了当前现代化数字水印技术的基本情况和技术发展过程之中的核心问题, 并从实际情况出发深入探讨了今后应该重点研究和解决的问题。

摘要:当前对数字水印技术的发展研究不仅应该结合行业情况, 更应该加强与其相关的多媒体信息技术的研究。本文从数字水印技术的现状和技术原理出发, 对其今后的发展方向和原则理念进行了初步探析。

关键词:数字水印技术,研究分析,多媒体技术,发展行业

参考文献

[1]张志明, 王磊.基于混沌加密的DCT域图像水印算法[J].计算机工程, 2003 (17) .

[2]张志明, 李蓉艳, 王磊.基于混沌变换的SVD图像水印算法[J].计算机工程与应用.2003 (16) .

[3]张志明, 王磊, 郑应平.一种基于混沌序列的时空域数字水印算法[J].计算机应用研究, 2003 (04) .

水印安全 篇8

电子商务是指利用现代电子信息技术, 特别是网络技术所开展的一系列商务、贸易活动的总称, 它是在因特网的基础上诞生和发展起来的。电子商务已被世界各国公认为是21世纪世界经济增长的重要驱动力。在电子商务中主要使用的数字技术, 多媒体技术的运用, 极大地加速了电子商务的发展。特别是随着计算机网络通讯技术的发展, 数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程, 人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到所期望的地方。但是这些数字形式的数据文件或作品使有恶意的个人和团体有可能在没有得到作品所有者的许可下拷贝、使用和传播有版权的内容, 而一些具有特殊意义的信息, 如涉及司法诉讼、政府机要等信息, 则会遭到恶意攻击和篡改伪造等等。这一系列数字化技术本身的可复制和广泛传播的特性所带来的负面效应, 已成为信息产业健康持续发展的一大障碍。目前, 数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题变得日益突出, 且已成为数字世界中一个非常重要和紧迫的议题。数字水印技术应运而生, 作为多媒体版权内容保护的新技术, 一种特殊的信息隐藏技术正以其特定的优势, 在电子商务上得到了越来越广泛的研究和应用。

2 数字水印的定义

目前虽有许多文献讨论有关数字水印技术的问题, 但数字水印始终没有一个明确统一的定义。我们通常认为数字水印是永久镶嵌在其它数据 (宿主数据) 中具有鉴别性的数字信号或模式, 而且并不影响宿主数据的可用性。一般认为数字水印应具有如下特点:

安全性:水印的安全性要求未授权者不能发现数字作品中含有水印信息。或者算法安全性仅仅依赖于密钥而不依赖于算法的保密性。因此在没有密钥的情况下, 未授权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坏水印信息。

可证明性:水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全可靠的证据。水印算法能够将所有者的有关信息 (如注册的用户号码、产品标志或有意义的文字等) 嵌入到被保护的对象中, 并在需要的时候将这些信息提取出来。水印可以用来判别对象是否受到保护, 并能够监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等。这实际上也是发展水印技术的基本动力。

不可感知性:不可感知性是指视觉或听觉上的不可感知性, 即指因嵌入水印导致载体数据的变换对于观察者的视觉或听觉系统来讲应该是不可察觉的, 最理想的情况是水印与原始载体在视觉上是一模一样的, 这是绝大多数水印算法所应达到的要求。

稳健性: 数字水印应该难以被擦除, 任何试图完全破坏水印的努力将对载体的质量产生严重破坏, 而且好的水印能够确定对图像的破坏位置以及部分地恢复图像。好的水印算法应该对信号处理、几何变形、恶意攻击等具有稳健性。

3 数字水印的基本框架与种类

3.1 数字水印的基本框架

一个数字水印方案一般包括四个基本方面:水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测、水印的检测和提取评价。

(1) 数字水印的生成。

生成的水印应该保证唯一性, 有效性以及不可逆性。因此水印可以用商标图像、伪随机序列、混沌序列、以及由一些对象组成的散列数值。

(2) 水印嵌入。

这是水印技术的核心, 既要保证水印嵌入的安全性, 又要考虑嵌入水印的鲁棒性。水印的嵌入算法很多, 从总的来看可以分为空间域算法和变换域算法, 限于篇幅就不详细介绍了。

(3) 水印的检测和提取。

按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。

①明文水印:

在检测过程中需要原始数据。

②盲水印:

在检测过程中只需要密钥, 不需要原始数据。一般来说, 明文水印的鲁棒性比较强, 但其应用受到存储成本的限制。目前学术界研究的数字水印大多数是盲水印。

(4) 水印的检测和提取评价。

正常的水印应该能够正常提取, 但是总会出现下列两种情形。

①数据中不存在水印, 但是检测结果是存在水印 (表示为正向错误) , 这种情况发生的概率称为是虚警概率。

②数据中存在水印, 但是检测结果是不存在水印 (表示为负向错误) , 这种情况发生的概率称为是漏报概率。

对于上面出现的两种情形, 我们在进行水印提取时就要多加注意了。

3.2 数字水印的种类

(1) 按嵌入的水印信号形式来分, 可以分为一维水印和多维水印;

(2) 按嵌入方法来分, 可以分为可逆水印和不可逆水印;

(3) 按水印检测方法, 可以分为盲水印和非盲水印;

(4) 按鲁棒性来分, 可分为易脆水印、半易脆水印和鲁棒水印;

这里举一个易碎水印的例子, 图3为图1的水印, 但是当图1右下角被破坏时, 图片1被修改为图2, 它的水印也被破坏。如图4, 这种水印称为易碎水印。

(5) 从外观上分类, 可分为可见水印和不可见水印;

(6) 按载体分类, 可分为图像水印、视频水印、音频水印和文档水印;

(7) 从水印的嵌入域来分, 可分为空间域水印、变换域水印。

4 数字水印的应用

最初提出数字水印的目的是为了保护版权, 然而随着数字水印技术的发展, 人们发现了更多更广的应用, 有许多是当初人们所没有预料到的, 很多已经在电子商务中得到运用。目前主要应用开发领域有:商标防伪、信息验证、数字多媒体版权的保护, 其中以日本, 德国以及欧洲其他国家发展较快。

4.1 版权保护

数字作品的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易, 而且可以做到与原作完全相同, 所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的办法来加上版权标志, 而这种明显可见的标志很容易被篡改。“数字水印”利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听, 既不损害原作品, 又达到了版权保护的目的。

4.2 电子商务交易中的防伪认证

随着高质量图像输入输出设备的发展, 特别是精度超过1200dpi的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现, 使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。另外, 在从传统商务向电子商务转化的过程中, 会出现大量过度性的电子文件, 如各种纸质票据的扫描图像等。即使在网络安全技术成熟以后, 各种电子票据也还需要一些非密码的认证方式。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志, 降低了伪造的可能性, 在商标防伪、产品认证、信息标识等方面提供了重要的作用。

4.3 完整性检验

有一些重要的数字媒体, 不仅要防止被拷贝、盗版, 更重要的是保证其自身的完整性。如医学影像等, 可以利用数字水印对其进行完整性检验, 以确保其完整性。

还有很多的应用如:应用控制、操作跟踪、广播监控、设备控制等就不详细介绍了。数字水印技术正处于发展阶段, 但可以看出数字水印技术未来的应用市场将会更加广阔。

5 数字水印的发展趋势

目前数字水印的研究方向, 主要是技术研究方向和应用研究方向。其中技术研究方向主要有:

(1) 基于新技术、新方法应用的智能型水印技术, 比如:基于混沌置乱与优化技术 (COA) 、 神经网络技术 (NN) 、 支持向量机 (SVM) 、线性鉴别分析LDA (Linear Discriminant Analysis) 、CA (细胞自动机) 等技术的数字数字水印。

(2) 用于内容认证的数字水印实现策略研究, 比如:数字水印的信号内容研究、脆弱数字水印技术研究、半脆弱数字水印技术研究、可逆水印技术研究等。

(3) 特色水印研究, 比如:可见水印技术、医学图像中的水印技术研究、二制图像的认证技术、JPEG图像的水印技术、声音、视频媒体的水印技术、Web水印、软件水印以及数据库水印技术研究等。

在应用研究方向, 主要有:

(1) 防伪技术研究, 如: 证件防伪、驾驶证、出生证防伪、商标防伪等。

(2) 认证技术研究, 如: 多媒体信息认证、移动设备认证、数字图书馆认证等。

数字水印是一个新兴的技术, 经过很多学者不懈的努力, 在一些领域已经取得了成功。但是由于电子商务发展过程中、不断出现新的问题和困难, 数字水印技术也将会继续发展, 在电子商务领域也将得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]文静, 胡云.数字水印技术及其在电子商务安全领域的应用[J].电脑知识与技术, 2007, (1) .

[2]冯波, 沈春林.数字水印技术的攻击方法及对策[J].电脑开发与应用, 2005, (12) .

水印安全 篇9

随着全球信息化的不断推进以及互联网的高速发展,数据已经作为重要的生产因素渗透到各个领域,人们对于海量数据的挖掘和运用,标志着大数据时代的到来。然而,数据也是一把双刃剑,既能创造出巨大的经济与社会价值,也会带来重大的安全威胁[1]。近年来,数据信息安全事件频出:12306铁路客户服务中心网站爆发用户账号串号问题,用户信息大规模泄露;苹果iCloud服务被黑客攻破,造成数百位家喻户晓的名人私密照片被盗;小米论坛“被脱裤”用户数据库泄露,信息涉及约800万使用小米产品的用户;韩国2000万信用卡信息泄露……,这些信息安全事件给我们敲响了警钟,大数据时代如何保护用户隐私,构建完善的信息安全体系迫在眉睫。

1 大数据安全面临的挑战

大数据安全面临的挑战主要体现在以下几个方面:

(1)大数据网络安全。随着移动互联网的高速发展,在线功能日益突出,在线数据也越来越庞大,相比以往,黑客犯罪也更加专业,任何一次数据泄露或黑客攻击都有可能造成巨大影响,经济受损,或是声誉遭毁,更甚者还要承担法律责任,这些都对大数据网络的安全性保护提出了更高的要求。

(2)大数据隐私保护。近年来,隐私问题越来越被民众所关注。网络数据量越来越大,若未妥善管理,会对用户的隐私带来极大侵害。目前,对于用户数据信息的收集、存储、使用及管理还没有规范标准,缺乏有效监管,使得用户对个人隐私信息的流向、用途无从得知。因此,加大隐私保护力度,实现用户可控的隐私保护,让用户及时了解并有效决定自己的信息使用过程,是当前急需解决的问题。

(3)大数据访问控制。由于大数据使用者不尽相同,应用的环境场合也各不相同,为实现数据的受控共享,访问控制尤为重要[2]。然而,大数据的访问控制规划又存在着前所未有的困难。大数据环境下,用户量巨大,用户具体的操作使用权限难以预知,面对海量的数据与用户,安全管理员专业知识的缺乏,造成用户角色的预设和划分难以实现。另外,大数据类型的多样化,也有可能导致访问控制需求的不同。如何对访问控制需求进行统一的描述和表达,也是大数据所面临的一大挑战。

(4)大数据可信分析。对大数据分析的前提是数据真实有效,如果数据本身可信度低,那么所作的分析也就失去了意义。例如,电商网站上的虚假评论,对顾客会产生误导。这些刻意伪造的虚假信息,往往隐藏在大量的真实信息中,难以辨别。营造出的假象,导致分析者作出错误判断,得到错误的分析结论。另外,某些数据在采集过程中不可避免会产生误差,或是在数据传播过程中,产生了数据失真、偏差或变化,影响到数据的真实性,导致最终的分析结果不准确。因此,提高大数据的可信度,是得到真实有效分析结果的重要保障。

2 大数据环境下数字水印技术应用

2.1 数字水印技术

数字水印技术是将某些标识信息(即数字水印,Digit-al Watermarking)嵌入到数据载体(如图像、声音、视频、文档、软件等数字媒体)内部,且不改变原始信息外观,不影响原始数据的正常使用。这些数字水印隐藏在原始信息中,不易被察觉和修改,以达到保护数据安全、版权认证、防伪溯源的目的[3]。

数字水印特性[3]:(1) 隐蔽性。也称不可感知性,即在通常情况下,数字水印是不可见的。嵌入水印后,不降质,不影响视觉效果;(2)鲁棒性。数字水印必须难以去除,任何破坏或消除水印的企图都会导致载体严重降质而不可用;(3)抗篡改性。数字水印嵌入到载体后,攻击者很难将其改变或进行伪造;(4)水印容量。水印容量是指数字载体在不发生形变的前提下,可以嵌入水印的信息容量。隐蔽通信领域,对水印的容量需求很大;(5) 安全性。数字水印信息应是安全保密的,同时具有较低的误检测率。当原数据发生变化时,数字水印也应当发生变化,以此检测原始数据的变更。

2.2 数字水印技术基本架构

典型的数字水印方案一般由水印生成、水印嵌入和水印提取或检测3方面组成[3]。数字水印技术通过对水印的载体媒质分析,对嵌入的信息进行预处理,选择信息的嵌入点,设计不同的嵌入方式,实现相关技术环节的合理优化,寻求最优设计。水印嵌入过程如下:将水印信息经过预处理后,加入到信息载体中。该阶段的设计主要考虑两方面问题:数字水印生成和数字水印嵌入算法。水印的提取或检测过程是从水印化的数据中提取出水印信息,或者检测水印信息是否存在。目前,水印方案大多在嵌入和提取过程中采用了密钥,密钥已成为水印信息的重要组成部分,也是每个设计方案特色之所在。在信息预处理、信息嵌入点选择等不同环节,完成密钥的嵌入。只有掌握密钥,才能获取水印。

2.3 数据库水印和文本水印

大数据时代的来临,针对数据库和文本文档特设的水印方案越来越引起关注,成为信息安全的热门研究领域。

数据库数字水印是将数字水印嵌入到关系数据库内容中,同样具备其它类型数字水印的基本特性。利用水印技术对数据库进行敏感信息隐藏、完整性控制和数据真实性验证,使得数据库数字水印技术不仅可以用于数据库的版权保护,还可以保证数据的可信性,进行数据跟踪等。数据库水印技术的基本原理与普通数字水印大致相同,采用非加密方法,以保护数据的安全性和进行数据归属权证明,并且保证添加水印后的数据库媒介不会影响原有数据对象的正常使用。

近年来,数据库水印技术发展面临两大难题:(1) 关系数据库数据冗余空间小,难以嵌入水印信息;(2)数据库水印算法鲁棒性要求高[4]。如何在保证水印不可见性且保护数据库原始数据使用价值的前提条件下,进行冗余空间拓展,提高水印的鲁棒性,如何在数据库不同类型字段数据中嵌入水印信息,还有待探索。较著名的研究有:Agra-wal等人提出的利用数据库中数值型数据的误差容忍度,在数值型数据中随机选取不重要位置,嵌入少量水印信息;Sion等人提出的基于数据集合统计特征,在一组属性数据信息中嵌入一比特水印信息,用于水印保护,防止攻击者对水印进行破坏。此外,将数据库指纹信息作为水印信息嵌入,可对信息的所有者和被分发的对象进行识别,为在分布式环境下进行泄密追踪提供依据。

文本数字水印算法种类很多,主要分为基于文档结构、基于文档内容和基于自然语言3大类。基于文档结构的水印方法,主要是将水印嵌入到文档版面布局或格式化编排中。利用文档自身特点进行文档结构微调编码,例如:字符间距编码、行间距编码、特征编码等。基于文本内容的水印方法,主要依赖于文档内容的修改,例如:增加不可见空格、修改标点等。基于自然语言的水印方法,主要是利用自然语言处理技术,在保证文本原意不变的情况下,通过对等价信息替换或转换语态,将水印信息嵌入到文本中。此方案主要有两大类:基于语法结构和基于语义。前者主要是进行句式等价变换,例如:附加语位置调动、添加形式主语、主被动变换等;后者则对句子进行语义分析,在深层理解基础上对句子加以变换,进行水印嵌入,例如:同义词替换等。

2.4 数字水印技术应用

大数据时代,数字水印在数据信息安全方面起着重要作用。按照水印特性,数字水印分为两大类:鲁棒数字水印和脆弱数字水印[3,4]。鲁棒数字水印,也称为强健水印,它要求嵌入的水印信息能够经受各种常用编辑处理的影响,可以用于大数据的起源认证;脆弱数字水印,则主要用于数据的完整性和真实性保护。与鲁棒数字水印的要求刚好相反,脆弱水印必须对数据信息的改动非常敏感,根据脆弱水印的状态就能判断出数据是否被篡改,可用于大数据的可信性证明。另外,隐蔽标识水印,将保密数据的重要标注隐藏,以此来限制非法用户对保密数据的非法使用。

大数据环境下,某些数据标识可能比数据本身具有更高的保密价值[5],某些数据若没有标识信息甚至无法使用,但是,如果将这些重要的标识信息直接放在原始数据上又非常危险。数字水印技术提供了隐藏标识信息的方法,可以使原始数据上的标识信息不可见,只有通过特殊方式才能读取,很好地隐藏了重要信息。此外,针对大数据的可信性,数据篡改提示尤为重要。目前,信号的拼接和镶嵌技术可以做到“移花接木”而不为人知[6],基于数字水印的篡改提示,能有效解决对大数据原始信息进行篡改攻击问题,通过隐藏水印的状态,判断信号是否遭到篡改。

虽然上述数字水印方案能够为大数据进行可信性保护,但由于目前的数字水印方案大多还是针对静态的数据集,而大数据具有无序性、动态性等特点。因此,满足数据量巨大、更新速度极快的水印方案尚不成熟,这方面还需进一步研究探讨。

3结语

在这个机遇与挑战并存的大数据时代,必须坚持安全与发展并重。只有牢牢守住大数据安全防线,维护信息主权和用户隐私,才能使大数据真正发挥作用。数字水印技术在大数据起源认证以及大数据可信性保护方面应用效果显著,是实现大数据安全保护的一个重要研究方向。虽然目前相关技术还不很完善,相关研究也不够充分,但其应用前景十分广阔。

参考文献

[1]冯登国,张敏,李昊.大数据安全与隐私保护[J].计算机学报,2014(1):122-126.

[2]戈悦迎.大数据时代信息安全与公民个人隐私保护[J].中国信息界,2014(1):29-32.

[3]金聪.数字水印理论与技术[M].北京:清华大学出版社,2008.

[4]胡斌,彭沛夫.基于非数值型字段的关系数据库数字水印技术[J].吉首大学学报:自然科学版,2010,31(4):33-39.

[5]郑晨阳.面向大数据的网络安全策略研究[J].数字图书馆论坛,2014(2):145-148.

水印安全 篇10

关键词:数字水印,电子商务,信息隐藏

1 电子商务安全问题

目前,电子商务安全问题主要为网络的安全性及交易的安全性,具体为:(1)信息泄露。在电子商务中表现为商务机密的泄露,如交易双方交易的内容被第三方窃取,或交易一方提供另一方的信息被第三方非法使用;(2)信息篡改。在电子商务中表现为商业信息的完整性和真实性问题。电子化的交易信息在网络传输的过程中,可能被非法修改、删除等,从而使得信息失去了真实性和完整性;(3)身份识别。在电子商务中如果不进行身份识别,第三方就有可能假冒交易一方的身份,破坏交易,败坏被假冒一方的名誉或窃取其交易成果等;(4)信息破坏。对于网络传输的可靠性问题,网络的硬件或软件可能会出现问题而导致交易信息传递的丢失或谬误,从而使电子商务信息遭到破坏。

2 数字水印技术分析

2.1 数字水印技术的定义、原理、功能

数字水印技术是往原始信息(如图像、文本、声音、视频信号)中添加隐藏的标记,以达到版权保护的目的。这个隐藏的标记称作数字水印。这个过程采用特定的技术手段使被嵌入的信息不会被人感知到。

数字水印是嵌入到原始数据中,通常具有抗攻击、抗伪造和抗擦除等特性,并不影响原始数据合法使用的,并且可以鉴别出来的数据。它可以是有意义的图像、文本、个人或公司标志、产品序列号或产品相关信息等.,用它可以保护数字产品的版权、证明产品的真实性、跟踪盗版行为等。

数字水印算法的原理是,在空/时域或变换域中选定一些系数并对其进行微小的随机变动,改变的系数数目一般远远大于待嵌入的数据位数,这种冗余嵌入有助于提高鲁棒性。许多图像的水印方法是相似的,只在局部有差别或只是在水印信号设计、嵌人和提取的某个方面有所差别,当需要检测时,从载体中提取水印,与原水印进行比较,检测水印是否被篡改等。如图1和图2所示。是频域图像水印的嵌入与检测方法。

数字水印的功能是,通过隐藏在载体中数字水印,可以验证和确认内容提供者、购买者、隐藏信息或判断载体是否被篡改,从而达到保护数字产品的目的。

2.2 数字水印技术的特点

数字水印技术有其固有的特点和研究方法。例如,从信息安全保密的角度来讲,隐藏的信息如果被破坏掉,系统可以视为是安全的,因为秘密信息并未泄露。但是,在数字水印系统中,隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失,从而失去了版权保护的功能。

根据数字水印的定义及功能,可以看出数字水印具有以下几个特点。

(1)不可感知性(不可见性)。数字水印的不可感知性也就是它的不可见性,数字水印作为标识信息隐藏于数字作品中,对拦截者而言,应不可见,这是数字水印最基本的特性。

(2)鲁棒性。鲁棒性对数字水印来说极为重要。鲁棒性是指嵌入数字水印的稳健性,即数字水印必须很难以从被嵌入的数字信息中移除,并且难以被破坏和伪造。在经过多种信号处理过程后,数字水印仍能保持部分完整性及检测的准确性。具体地说,数字水印必须能够抵御一般的信号处理(噪声、滤波、平滑、A/D和D/A转换、压缩等)和各种几何变换(平移、缩放、剪切、旋转等),在经过这些处理后具有鲁棒性的水印算法应该仍能够提取出被嵌入的水印或证明水印的存在,也即水印具有抗拒各种操作和恶意攻击而不导致水印信息丢失的能力。

(3)确定性。数字水印所携带的信息要求能够被唯一的鉴别出来,为受到版权保护信息产品的归属提供完整和可靠的证据,同时能监视被保护数据的传播,防止非法拷贝,这实际上是发展数字水印技术的原动力。

(4)广泛性。好的水印算法应该能同时广泛的被嵌入不同的原始信息中去,这样就能够解决多媒体产品的数字水印问题。

(5)数据容量。数字水印应该具有相当大的数据容量,以满足水印多样化(文本、标序列号等)的要求。

(6)隐藏位置的安全性。数字水印隐藏位置的安全性是指将数字水印信息隐藏于目标数据的内容之内,而非文件头等处,防止因格式转换而遭到破坏。

在这些特性中,不可感知性和鲁棒性是数字水印最基本的要求,而影响这两个基本特性的因素主要是嵌入策略、嵌入公式和嵌入强度。另外,不可感知性和鲁棒性、数据容量之间是相互冲突的,制约着数字水印算法的具体实现,数字水印算法应寻求它们之间的平衡。为了获得较好的鲁棒性,势必要求嵌入的数字水印强度尽量高些,这就影响了水印的不可感知性,为了获得较大的数据容量,嵌入的数字水印信息应尽量多些,这也会影响数字水印的不可感知性。

2.3 数字水印的分类

数字水印的分类方法有很多种,分类的出发点不同导致分类结果的不同,它们之间既有联系又有区别。按照不同的分类标准,有以下7类:

(1)按水印的可感知性划分,可分为可见水印和不可见水印。多数文献比较关注有更广泛应用的不可见水印,但作为版权标志的水印并不总需要隐藏起来,可见水印用于当场声明产品的版权和来源,这很像在纸币或商业单据上纸质水印的目的,一般为半透明不对原始信息产生妨碍的图案。

(2)按数字水印的特性来分,数字水印分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类。鲁棒数字水印主要用于数字作品中标识著作权信息,如作者、作品序号等,它要求嵌入的水印经受各种变换处理和恶意攻击后,仍能保留嵌入的水印;脆弱数字水印主要用于目标数据真实性和完整性的保护,它的要求与鲁棒性数字水印的要求刚好相反,脆弱水印必须对信号的改动很敏感,人们根据脆弱水印的状态就可以判断数据是否被篡改过。

(3)按检测过程来分,数字水印划分为明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据,而盲水印的检测只需要密钥,不需要原始数据。

(4)按内容分,数字水印划分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像(如商标图像)或数字音频片段的编码。其优势在于,如果受到攻击或其它原因致使解码后的水印破损,人们仍然可以通过视觉观察确认是否有水印。无意义水印则只对应与一个序列号。如果解码后的水印序列有若干码元错误,则只能通过决策来确定信号中是否含有水印。

(5)按水印的作用域分,数字水印可分为空域数字水印和变换(频)域数字水印。空域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息,而变换域数字水印是在图像的变换域如DCT变换域、傅立叶变换域或小波变换域上隐藏水印。

(6)按水印的算法划分。对于按水印算法划分较为复杂,随着科技发展,一些新的算法在不断出现。如按提取所需算法数据可分为公开数字水印算法、半公开数字水印算法、秘密数字水印算法。按提取水印算法的对称性分,可分为对称性水印和非对称性水印。

(7)按数字水印的用途分,数字水印可划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐藏标志水印。票据防伪水印是一种比较特殊的水印,主要用于打印票据和电子票据的防伪。版权标志水印是目前研究最多的一类数字水印,数字作品既是商品又是知识作品,这种双重性决定了版权标志水印主要强调隐藏性和鲁棒性,而对数据量的要求相对较小。篡改提示水印是一种脆弱数字水印,其目的是标志宿主信号的完整性和真实性。隐藏标志水印是将保密数据的重要标注隐藏起来,限制非法用户对保密数据的使用。

3 数字水印技术在电子商务安全领域中的应用

数字水印技术作为一种信息隐藏技术,是目前非常活跃的研究领域,主要用于版权保护及真伪鉴别等,所要保护的是隐密载体。与隐密通信应用相比较,数字水印的应用更多地强调鲁棒性,而隐藏通信则强调秘密性和隐藏容量。目前数字水印技术在电子商务中的应用主要包括以下5个方面:

(1)电子签章。“电子签章”又叫“数字签名”,它采用规范化的程序或科学化的方法,对电子文档进行签章或签名,类似于手工签名或印章。电子签章能够认定签署人身份、信息的来源、信息的完整性与安全性等,被广泛地应用在加密信件、商务活动、定货购买系统、远程金融交易、自动模式处理等电子商务和电子政务等领域。

虽然电子签章已具备很高的安全性能,但相当多的情况下,交易主体仍希望能够取得“白纸黑字”的书面凭证,而传统的电子签章是基于密码技术,仅能保护电子文档信息,对纸质文档却束手无策。而数字水印技术能够将电子签章信息以数据的形式隐藏到普通印章图像中,与图像结构合二为一,打印后仍能提取,使得文件具备双重安全效果,因而使用它更具安全性及保障性。

(2)数字作品的版权保护。电子商务中,数字作品版权保护是一大难题。由于数字作品极容易复制和传播,使得数字作品的版权保护比传统的纸质媒体的版权保护更难。使用数字水印技术,可以在数字媒体中嵌入一个标识作者所有权的信息(数字水印),当发生版权纠纷时,可以通过检测当中的水印来证明谁是合法所有者,用于保护其知识产权和身份认证。这种用于版权证明的水印要求是鲁棒数字水印,用户在不知密钥的情况下很难去除或破坏其中的水印。

(3)数字指纹和拷贝跟踪。为了避免数字产品被非法复制和散发,可在每个产品拷贝中分别嵌入不同的水印(数字指纹),一旦发现未经授权的拷贝,则通过检索指纹来追踪其来源。此类应用中的水印必须是不可见的,且能抵抗恶意擦除、伪造和攻击等。

(4)网页内容的保护。在一些特定应用中,数字产品的所有者可能会希望要出售的数字产品能被公开自由地预览,以尽可能多地招徕潜在的顾客,但也需要防止这些内容被他人用于商业目的,因此可以在电子商务的网页中加入标记(数字水印),这样既可以让潜在的用户浏览网页,又可以保护网页的知识产权。其有两种表现方式:其一在网页的源代码中嵌入标记,此时水印是不可见的,其二,在网页上嵌人可见的图标或商标,称为网页的版权。

(5)数字水印在移动商务中的应用。随着第二代和第三代移动网络的出现,移动商务也随之出现。数字媒体的在线发布已十分流行,如MP3等,同时也不断成为移动商务的重要部分。由于在移动商务中,用户的标识是唯一的,作为媒介个性化和识别的水印在无线网络和移动商务中的作用更加突出。信息的盗用能够追踪到单个的偷窃者,能在更高层次上防止伪造和非法拷贝,从DRM系统的角度来看,在移动网络中受到的攻击比开放的固定Internet网络环境要少,数字版权保护机制更安全。因此,更能发挥数字水印的作用。

4 结束语

数字水印技术是一种可以在开放的网络环境下保护版权和进行数据认证的新技术,它将会在电子商务的安全中发挥越来越重要的作用,它的研究在电子商务的应用中也具有非常重要的理论意义和使用价值。

参考文献

[1]常敏.数字水印综述[J].计算机应用研究,2003(10).

[2]易开祥.数字水印技术研究进展[J].中国图像学报,2001(3).

[3]朱学芳.图像信息技术在电子商务中的应用[J].情报科学,2004(7).

[4]周四清.数字水印技术及其在电子商务中的应用[J].广东职业技术师范学报,2004(4).

[5]张建明.数字水印及其相关技术研究[D].济南:山东科技大学,2005.

[6]孙圣和,陆哲明.数字水印处理技术[J].电子学报,2000(8).

神秘的浮水印 篇11

在朱老师的指导下,我快速准备好了所需的材料:宣纸、白纸若干张,铅笔一支,墨汁一瓶,牙签一根,脸盆一只(约装半盆水)。

首先,我将蘸了墨汁的铅笔轻轻触碰了一下水面,马上就看到墨汁在水面上迅速扩展成一个似圆非圆的图形。接着,朱老师拿起牙签在我的头发上摩擦了几下,我纳闷:这是在干啥呢?朱老师随后将牙签递给我,让我拿牙签触碰圆形的中心。这不碰不知道,一碰吓一跳,你猜怎么着?墨汁迅速向四周扩散,好像有什么东西在驱赶它们似的,随后刚才的墨汁圆圈就散了。紧接着朱老师让我拿起一张宣纸平铺到水面上,当我把宣纸轻轻拎起的时候,原本浮在水面上的那一层墨水就被完全吸附到宣纸上了。为了清楚地看到宣纸上的图案,朱老师把印了墨汁的宣纸放到了白纸上。此时,我清清楚楚地看到了一个近似于圆环形的图案。

在朱老师的鼓励下,我开始了第二次实验。当墨汁均匀分布于水面的时候,我用牙签在圆圈中轻轻划动了几下,白纸上竟然出现了神奇的图案:像山水,像云雾,像怪兽……很抽象,但很美丽!

真是太不可思議了,我连忙将问题抛给了朱老师:“为什么牙签在头发上摩擦了几下后,点到墨水中,墨水会迅速向四周跑开去?”朱老师笑眯眯地说:“这是因为牙签在头发上摩擦了以后,粘上了头发上的油脂,油分子影响了水分子、墨水分子之间相互拉引的力量,我们就看到了墨水四下扩散的现象了。”

“那漂浮在水面上的墨水为什么这样乖乖地全印到宣纸上了呢?”我又问。朱老师摸摸我的头,说:“这是因为宣纸有强大的吸附能力。我们在有墨汁的水面上覆盖上宣纸,墨水就会被吸附到宣纸上,这样就形成了水墨印花。”

哦,原来是这样!在好奇心的驱使下,我又创作了好几幅浮水印画,真是太有趣了。小朋友,你也想试试吗?

溪流熊:原来秘诀藏在毛发电击上呀!

小叮咚:你想干吗?

水印安全 篇12

数据库数字水印技术可用于保护数据库的版权,证明数据的真实可靠,跟踪盗版或提供数据库产品的附件信息。大部分数据库水印技术通过对数值型数据进行微小改动来嵌入水印[1,2,3,4,5,6],原则上要求水印的嵌入不能影响宿主数据库的可用性。目前,数据库水印技术的研究主要集中在水印算法的设计上,而对数据库水印可靠性方面的研究较少。水印的可靠性是指嵌入的水印在经受常规处理和攻击后,仍然能够把水印提取出来的能力。已有研究表明,水印的可靠性主要取决于水印容量、水印嵌入强度和水印宿主载体特性三个方面[7]。这三者之间是相互影响和制约的,而水印容量是数字水印技术中的一个关键问题,它是指在满足不可感知性和鲁棒性的前提下所能隐藏信息的数量[8],特别是对于一个特定数据库实施水印技术进行保护时,嵌入的水印容量在很大程度上影响着水印嵌入强度及其宿主载体特性。水印容量是怎样影响数据库水印的可靠性,在公开文献中很少见有报道。现设计了一个典型的数据库水印算法,然后通过实验的方法,从水印容量角度研究数据库水印的可靠性,期望能够为嵌入合理数量的版权保护信息及设计更为实用的数据库水印方法提供借鉴。

1 水印算法

水印算法的任务是在关系数据库的数值型属性中实现水印信息的嵌入和提取,包括水印嵌入算法和水印提取算法两部分。

1.1 水印嵌入算法

水印嵌入过程包含以下步骤:

(1)将水印信息转换为二进制序列并获得水印长度。

(2)根据用户密钥和元组主键计算元组哈希值,同时将计算元组哈希值与水印长度的余数作为元组序号。

(3)以元组序号为关键字对所有元组进行排序,元组序号相同的元组将被排在一起,从而实现元组的分组。

(4)以分组为单位嵌入水印:同一个分组嵌入同一个水印比特位,且每个水印比特位只能被嵌入到某一个分组。水印嵌入在有效位数[9]符合规定的属性值的最不重要位上。

(5)重复第(4)步,直到水印嵌入到所有分组中。

1.2 水印提取算法

水印提取过程与其嵌入过程相似,即采用同样的机制去识别被标记的属性值及水印的嵌入位置。所有元组首先需要基于元组哈希值与水印长度的余数(即元组序号)进行排序而完成分组,然后以分组为单位完成每个侯选水印比特位的提取。对于提取出来的每个侯选水印比特位应用多数表决的方法确定最终的每个水印比特位,最后根据这些水印比特位恢复水印。

2 实验结果与分析

为了不失一般性,实验测试数据采用UCI 机器学习数据库中的森林覆盖类型分布数据集(Forest Cover Type Dataset),从中选取60 000个距离着火点水平距离(Horizontal Distance to Fire Points)数据(简称HDFP属性)作为一个属性构成数据库关系表。水印嵌入到HDFP有效数据位等于或大于4的数值型数据的最不重要位上。水印信息为表示版权信息的二值图像,如图1所示。不同容量的水印针对同一组数据分别嵌入。

2.1 水印容量对水印提取匹配率的影响

数据库水印容量与图像水印容量[10,11]不同,在数据库中究竟嵌入多少位水印信息比较合适是很难计算的。一般而言,如果嵌入的水印信息越多,对数据值的改动将越大,使数据的使用价值降低;反之,如果嵌入的水印信息越少,对数据值的改动将越小,但水印的抗攻击能力将受到影响。但是,对于一个特定数据库的相同数据子集,当嵌入的水印信息即水印容量越大,其水印的正确提取率(即匹配率)却降低,如图2,图3和图4所示。

从图2、图3和图4发现,水印匹配率随元组添加、删除或修改比例的增加而下降。同时,随着嵌入水印容量的增大,其水印匹配率下降幅度也逐渐增大。这是因为水印容量越大,相同数据集中水印的平均嵌入量减少,从而被准确提取的可能性降低。值得注意的是,与大容量水印相比,小容量水印在遭受元组添加或删除攻击以后,它被正确提取的可能性较高。此外,当元组遭受改动攻击超过55%以上时,小容量水印的匹配率优势将不能再继续保持,这说明改动攻击对水印的影响较大。

2.2 水印容量对水印外在可视性的影响

表示版权的水印可以是任意形式的数字媒体。在某种意义上,用图像作为版权证明比其他媒体更直观。对同一数据库分别嵌入三种容量的水印,采用同样的数据攻击时,表1、表2和表3列出了不同容量的水印对提取的水印可视性的影响(为了便于比较,将三种水印图像设置为同样大小)。

从表1、表2和表3的实验结果发现,数据添加和删除攻击对水印提取率的影响幅度较小,但数据修改攻击对水印的破坏性及可视性影响较大。特别是数据修改比例超过30%时,水印信息的正确提取率大幅度下降,并且水印图像的质量也随之受到严重影响。与小容量水印相比,由于大容量水印信息平均嵌入强度降低,在遭受数据攻击以后,对水印鲁棒性影响较大。从人类视觉角度看,当提取的水印匹配率低于95%时,版权图像的清晰度不高。

2.3 水印容量对水印嵌入能量的影响

数据库作为一种特殊的水印宿主载体,很难像数字图像一样估计或计算其水印强度,但可以用水印嵌入的次数来衡量水印嵌入的能量。对于数据库水印,可以简单认为,每个水印比特位被嵌入的次数越多,它被正确提取的可能性越大。在实验中,虽然每个水印比特位的嵌入次数是不等的,但可以通过公式(1)度量每个水印比特位的平均嵌入次数。

C=i=1nλi|w|(1)

在公式(1)中,λi表示第i个(1≤in)水印比特位的嵌入次数,|w|表示水印二进制序列的长度。在等量数据的实验测试中,256位、1 024位和4 096位水印的每个水印比特位平均嵌入次数C的值分别为92.2、22.9和11.6。这表明对同样的数据分别嵌入不同容量的水印时,大容量水印的嵌入能量显著降低,从而影响了水印被正确提取的可能性,这一点已在上述实验结果中得到充分的验证。

2.4 水印容量对宿主数据库的影响

水印嵌入到数值型数据后,将与原始数据融为一体,可能对某些数据的值做一定的改动,如果没有原始数据做参考,很难发现这些数据值有什么变化。从这个角度说,数据库水印具有较强的隐蔽性。

在很多情况下,虽然同一属性的取值范围相差不大,甚至十分接近,水印嵌入对每个属性值的影响较小,但这并不能体现整体数据的变化特性。考虑到水印嵌入以后数据库的整体可用性,可用均值和方差来度量水印嵌入而引起的总体误差。表4给出了嵌入不同容量水印对关系数据的影响。

从表4统计的数据可以看出,水印嵌入给数据造成的整体误差较小,且不同的容量水印分别嵌入到同一组关系数据时,对数据总体误差的影响在某些情况下可以忽略不计。

一般来说,由于关系数据是离散的,所以不同元组之间不存在内在相关性。但是,这并不妨碍判断不同容量水印带来的数据变化,可用相关系数公式(2)来判断这些变化是否具有相关性。

ρXY=Cov(X,Y)D(X)D(Y)(2)

Cov(X,Y)是协方差,D(X)和D(Y)是方差,ρXY是度量随机变量XY之间线性相关密切程度的数字特征。这里主要考虑不同容量水印造成的数据变化是否相关。对同一组关系数据分别嵌入三种容量的水印,包含不同容量水印的数据变化相关性如表5所示。

从表5可以看出,显然每组数据与其本身是完全相关的,相关系数在对角线上显示为1。256位水印、1 024位水印、4 096位水印嵌入分别引起的数据变化与原始数据的相关系数几乎为1,这说明它们呈现非常良好的正相关性,而分别包含不同容量水印的数据之间的相关系数几乎也达到1,这说明在同样条件下嵌入不同容量水印带来的数据变化的一致性很好,不易引起恶意攻击者对数据的注意或破坏,有利于保护水印的安全性。

3 结论

在影响数据库水印可靠性的诸多要素中,水印容量对数据库水印技术的实际应用具有重要的意义。实验结果表明,水印提取匹配率随数据添加、删除或修改比例的增加而下降。同时,随着嵌入的水印容量的增大,水印提取匹配率下降幅度也逐渐增大。当关系数据遭受的改动攻击比例超过55%时,小容量水印的提取匹配率优势将不能继续保持。大容量水印对水印的外在可视性及其嵌入能量影响较大,当数据修改比例超过30%时,水印信息的正确提取率大幅度下降,并且提取的水印质量也随之受到严重影响。虽然不同容量水印嵌入给数据库带来的整体变化及误差不明显,但在实际应用时,需要结合不同容量水印的抗攻击能力与其外在可视性及用户需求等因素综合考虑。

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