数字指纹概念

1、数字指纹概念数字指纹概念什么是数字指纹？ 数字指纹是在原产品中嵌入和用户相关的信息，产品提供者（发行商）能够根据数字指纹是在原产品中嵌入和用户相关的信息，产品提供者（发行商）能够根据该信息，对非法用户进行跟踪。该信息，对非法用户进行跟踪。与数字指纹相关： 数字水印：向数字产品中嵌入版权拥有者的一些信息，当发生争议时能够有效数字水印：向数字产品中嵌入版权拥有者的一些信息，当发生争议时能够有效确认版权归属，对相同作品嵌入的版权信息是相同的。确认版权归属，对相同作品嵌入的版权信息是相同的。 隐写术（隐写术（Steganography）:信息隐藏的一种方式。信息隐藏的一种方式。 叛逆者跟踪（叛逆者跟踪

2、（Traitor Tracing）：如果合法用户泄露信息给非法用户，入侵依然）：如果合法用户泄露信息给非法用户，入侵依然会发生，这种用户会被称为叛逆者。会发生，这种用户会被称为叛逆者。 指纹的概念最早由Wagner在1983年提出Fingerprinting，一直到1995年对数字指纹的研究才正式开始，Cox等人提出一种基于扩频通信的DCT域水印算法，后来的研究将数字水印和数字指纹编码技术相结合。DCT：离散余弦变换数字指纹体制数字指纹体制数字指纹体制向拷贝中嵌入指纹并对带指纹的拷贝进行分发向拷贝中嵌入指纹并对带指纹的拷贝进行分发实现对非法分发者进行跟踪并审判实现对非法分发者进行跟踪并审判上述

3、两部分通过发行商、用户之间发行商、用户之间的一系列协议来实现，也可以分为：算法：指纹的编码和解码、嵌入和提取以及拷贝的分发策略等算法：指纹的编码和解码、嵌入和提取以及拷贝的分发策略等协议：规定了各实体之间如何进行交互以实现各种特点的拷贝分发和跟踪体制协议：规定了各实体之间如何进行交互以实现各种特点的拷贝分发和跟踪体制数字指纹体制用户J的信息原拷贝P指纹编码和指纹嵌入发行商获得销售记录审判用户J获得Pj若干用户进行合谋产生P（private）发行商发现P（private）相关记录或初始信息指纹提取解码和跟踪原拷贝P用户的参与数据分发体制数据分发体制跟踪体制跟踪体制数字指纹体制数字指纹方案应满足以

4、下几项基本要求：数字指纹方案应满足以下几项基本要求：1）保真性保真性 指纹嵌入后和原拷贝相比，质量不应降低，这也是信息隐藏的基本要求。2）鲁棒性鲁棒性 嵌入的指纹信息能抵抗受到的处理、操作或恶意攻击，要求攻击者不能 对指纹随意修改，理想目标是攻击者无法在不破坏原拷贝的情况下伪造 出一个新的可用拷贝。3）嵌入量嵌入量 嵌入的内容要实现用户攻击后能留下足够的信息使发行商进行跟踪。4）合谋容忍性合谋容忍性 合谋安全尺寸 发行商能确认出至少一个非法分发者 无论合谋人数是否超过合谋安全尺寸，无辜购买者不能受到指控5）效率效率 带指纹拷贝的生成算法和跟踪算法的实现具有很好的效率。发行商对用户的指纹进行编码

5、，以增加该指纹方案的合谋容忍能力，这种编码称为合谋容忍编码。能抵抗合谋攻击，则称该编码方案是合谋安全的（collusion-secure）。数字指纹体制 指纹的合谋容忍编码包括两部分： 指纹的编码算法指纹的编码算法 和 指纹跟踪算法指纹跟踪算法 在一定假设下，将获得的与用户相关的信息，按一定规则进行编码，生成具有一定抗攻击能力的码字的过程。 当发行商获得盗版拷贝时，运用一定的解码规则判断出非法分发者的过程。 指纹编码方案的设计思想是在一定的假设下，将用户的相关信息用户的相关信息进行编码，生成具有一定规律性和相关码字具有一定规律性和相关码字的过程。实质是设计的指纹码字之间具有一定汉明距离汉明距离

6、（码距），在受到合谋攻击后仍能区别于其他码字。指纹编码的分类根据跟踪成功的概率码字是否随机码字的分布确定性跟踪概率性跟踪随机指纹方案利用某些特殊的组合结构构造的指纹编码方案连续指纹方案离散指纹方案 上文大部分内容总结自数字指纹综述 吕述望等，信息安全国家重点实验室，2003.7.18。此文的将指纹编码方案分为连续指纹和离散指纹方案进行讲述。数字指纹技术研究进展，邓家青 林沛数字指纹技术的研究重点：必须具有良好的抗合谋能力。必须具有良好的抗合谋能力。传统的数字指纹分为两大类：独立指纹和编码指纹独立指纹和编码指纹独立指纹 独立指纹采用统计上统计上相互独立的扩频码作为独特的指纹 扩频调制的嵌入技术，

7、其编码由独立同分布的均匀分布或高斯分布信号源产生。在文献Anti-collusion forensics of multimedia fingerprinting using orthogonal modulation（使用正交调制的抗合谋取证多媒体指纹）中，采用最大值和门限检测法的情况下，伪随机码的误码性能，并提出一种对合谋尺寸进行估计的方法。 基于扩频的指纹系统好处在于易于实现且个用户之间的辨识度高，问题在于所需的扩频码长度和数量、接收机的复杂度都随用户的增加而线性增长。将数据信号介入带有白噪声特性的伪随机序列进行传输，使传输带宽较原数据所需最小带宽大到数百、上千万倍以上，称为扩频。它可以

8、在接收解扩后使数据解调制判决时的信噪比降低几百甚至上千万倍以上，这一扩频倍数，一般地称为扩频处理增益，。 编码指纹编码指纹利用组合数学中的组合设计理论。 最早发展于上世纪八十年代早期，最具代表的是Boneh和Shaw提出的CS编码编码方案。它能以较高的概率在C个叛逆者中找出一个，最大问题是码字过长，叛逆者数量超过预设值变失去追踪功能。 Trappe等人用正交调制（调制方式的一种）改进，提出了AND-ACC码码Anti-collusion Fingerprinting for Multimedia ，编码长度较短叛逆者辨识也优于CS码。He 和 Wu在此基础上，将编码设计与扩频调制分别在不同的层

9、上实现，提出所谓的 TA 码码Joint coding and embedding techniques for multimedia fingerprinting (多媒体指纹的联合编码和嵌入技术)。编码指纹 在国内，陈晓苏等人提出一种基于随机序列的数字指纹编码和跟踪算法，从理论上推导了算法的编码长度合谋人数以及跟踪算法错误概率之间的关系，给出了错误概率界。在文献一种新的两用户合谋安全的数字指纹编码算法中，陈晓苏等从级联码的思想出发，其内码采用基于混沌序列，外码采用IPPP码，在其共谋人数为2时进行跟踪。一种二进制数字指纹编码算法 吕述望等人通过使用伪随机序列对指纹比特的重复 嵌入进行控制。

10、合谋安全的卷积指纹信息码 朱岩等结合卷积码和一般只问码构成一种两层链接 结构的指纹信息Group-Oriented and Collusion Secure Fingerprint for Digital Images(面向分组和合谋安全的数字图像指纹) YU等构建了面向分组的指纹码，其外码采用Reed- Solomon码，内码采用平衡不完全区组设计BIBD和 正交码构成的码矩阵发展方向存在不足存在不足：合谋性不够全面，码字太长，容纳用户数量有限，针对性不强，不能适合 大规模网络传播方式值得研究方向值得研究方向：（1）合谋者权重估计及抵御动态合谋攻击（2）无线通信中的技术：码字设计、位移扩频、信道估计、接收机估计（3）对数字指纹问题的若干理论问题（4）结合