網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)字圖像版權(quán)保護(hù)安全協(xié)議的設(shè)計(jì)與研究初探

摘 要：隨著數(shù)字化媒體的涌現(xiàn)，非法復(fù)制多媒體數(shù)據(jù)越來越便捷，面對著盜版行業(yè)的猖獗，保護(hù)數(shù)字版權(quán)顯得刻不容緩。本文以數(shù)字媒體中的圖像版權(quán)的保護(hù)為例，探討了目前數(shù)字保護(hù)協(xié)議存在的不足，結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)以及加密技術(shù)，提出了構(gòu)建科學(xué)安全的數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議的辦法，并對協(xié)議的思想、模型以及運(yùn)作方式進(jìn)行了介紹，對協(xié)議的安全性進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)?shù)字版權(quán)的保護(hù)工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)字版權(quán)；安全協(xié)議保護(hù)；水印技術(shù)

中圖分類號：TP309

數(shù)字媒體的版權(quán)保護(hù)主要包括數(shù)字水印技術(shù)、加密技術(shù)以及數(shù)字保護(hù)的協(xié)議，其中為了將加密技術(shù)與水印技術(shù)完美的結(jié)合，數(shù)字水印的算法成為了業(yè)界研究的重點(diǎn)，加上近年來對數(shù)字版權(quán)的攻擊也集中在了數(shù)字水印算法方面，所以學(xué)者們提出的熱點(diǎn)解決方法也多是從這個(gè)角度進(jìn)行破解，忽視了數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議的作用以及重要性，而事實(shí)上完善科學(xué)的數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議不僅可以很好的保障消費(fèi)者的權(quán)益，而且還能抵抗水印偽造者的攻擊，可以進(jìn)一步促進(jìn)水印技術(shù)的發(fā)展以及電子商務(wù)的繁榮。

1 我國目前數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議的現(xiàn)狀

數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議要解決的問題包括如何對用戶進(jìn)行身份識別、如何將產(chǎn)品安全的分發(fā)到客戶手中以及如何準(zhǔn)確有效的證明產(chǎn)品的版權(quán)歸屬，而這些問題不僅需要現(xiàn)代密碼技術(shù)的幫助，還需要網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)協(xié)議，才能在復(fù)雜危險(xiǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下構(gòu)建出一個(gè)安全數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議。

我國在數(shù)字版權(quán)保護(hù)協(xié)議方面的研究起步較晚，雖然已有機(jī)構(gòu)、學(xué)者對數(shù)字水印算法進(jìn)行研究，但是還沒成熟完善的保護(hù)協(xié)議面市，隨著電子商務(wù)的發(fā)展，數(shù)字化的產(chǎn)品將迎來自己的發(fā)展高峰，而面對著日趨繁榮的市場，廠家不得不擔(dān)憂自己的版權(quán)保護(hù)問題，這也是研究數(shù)字版權(quán)保護(hù)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)動(dòng)力。

2 基于數(shù)字水印技術(shù)的版權(quán)保護(hù)協(xié)議

2.1 協(xié)議的技術(shù)支撐

2.1.1 水印技術(shù)

在應(yīng)用數(shù)字水印對數(shù)字版權(quán)進(jìn)行保護(hù)時(shí)容易出現(xiàn)的情況包括：（1）因?yàn)樗∷惴ǖ墓_，使得任何人都可以消除水印，水印的加載與檢測便會(huì)變得失去意義，水印密鑰也失去了存在的意義；（2）為了保護(hù)版權(quán)，不再對水印算法進(jìn)行公開，水印的檢測與加載都由所有者壟斷進(jìn)行，消費(fèi)者失去了知情權(quán)；（3）水印的加載依然由所有者進(jìn)行，但是水印的檢測則交由第三方進(jìn)行，當(dāng)版權(quán)保護(hù)發(fā)生意外時(shí)，水印的密鑰自然就會(huì)泄漏，而本次事件結(jié)束后，為了版權(quán)保護(hù)的安全，勢必對密鑰進(jìn)行更換，帶來極大的不便利性；（4）水印的加載以及檢測都由第三方進(jìn)行，水印密鑰則由第三方以及所有者共同保存，受到攻擊的產(chǎn)品上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)水印，出現(xiàn)了判別的困難。

水印技術(shù)在應(yīng)用中的弊端表明，一個(gè)科學(xué)完善的版權(quán)保護(hù)協(xié)議不僅應(yīng)該做到對交易雙方身份的確認(rèn)，還應(yīng)該提醒所有者在水印當(dāng)中附加上商品的相關(guān)信息；為了保護(hù)雙方的利益，消費(fèi)者可以在對自己的水印進(jìn)行處理后發(fā)給銷售者，再一起嵌入到產(chǎn)品中去。

2.1.2 數(shù)字簽名技術(shù)

協(xié)議在身份識別方面，有基于數(shù)字簽名的身份認(rèn)證模式，數(shù)字簽名不僅可以在協(xié)議中起到對身份的認(rèn)證以及信息的保護(hù)作用，還可以在發(fā)生版權(quán)糾時(shí)，只出視帶有自己數(shù)字簽名的水印來證明自己便可，不需要為了證明自己泄漏原始圖像，具體來講，數(shù)字簽名作用表現(xiàn)為：

認(rèn)證作用。在銷售者、消費(fèi)者以及認(rèn)證中心之間多次往來的過程中，都需要根據(jù)數(shù)字簽名來鑒別消息的真?zhèn)?，是另外一種的身份認(rèn)證辦法，可以防止中間人的作梗；

保護(hù)作用。在三方信息往來的過程中是數(shù)字簽名技術(shù)保護(hù)了信息的完整性、準(zhǔn)確性，保證了交易的順利進(jìn)行；同時(shí)由于數(shù)字簽名具有不可否認(rèn)性，防止了銷售者的不法行為，保護(hù)了消費(fèi)者的利益。

2.2 協(xié)議的角色模型

為了簡化現(xiàn)實(shí)世界中版權(quán)交易活動(dòng)，在此只使用包括銷售者、消費(fèi)者、仲裁中心以及認(rèn)證中心CA幾個(gè)關(guān)鍵參與者在內(nèi)的簡單模型。

銷售者在模型中的含義是版權(quán)的所有者或是單純的有版權(quán)產(chǎn)品的銷售者；消費(fèi)者指那些不用有版權(quán)，只能使用版權(quán)并且在沒有允許的條件下不得公開版權(quán)的產(chǎn)品購買者；認(rèn)證中心指負(fù)責(zé)為整個(gè)交易進(jìn)行服務(wù)，滿足交易雙方需求的角色，比如發(fā)放密鑰、進(jìn)行認(rèn)證等服務(wù)工作；仲裁者指那些被交易雙方信任的第三方，負(fù)責(zé)對交易糾紛做出最終判決。

此外，一個(gè)可能出現(xiàn)的特殊角色便是攻擊者，企圖非法的獲得產(chǎn)品，或是在合法的獲得產(chǎn)品后對其進(jìn)行非法的散播。

2.3 協(xié)議描述

我們用A來代表銷售者，W’代表A的水印，B來代表消費(fèi)者，W代表B的個(gè)人信息，X代表有版權(quán)的產(chǎn)品，CA代表認(rèn)證中心。

（1）A與CA。銷售者計(jì)算自己產(chǎn)品的摘要，之后將摘要以及數(shù)字證書一并發(fā)給認(rèn)證中心，認(rèn)證中心對數(shù)字證書進(jìn)行驗(yàn)證，并將自己的數(shù)字簽名發(fā)回給銷售者；（2）A與B。銷售者把產(chǎn)品的摘要、自己的數(shù)字簽名以及認(rèn)證中心的數(shù)字簽名一并發(fā)給消費(fèi)者，消費(fèi)者通過校驗(yàn)，來確認(rèn)信息是否真的是由銷售者發(fā)過來的，并且通過產(chǎn)品的摘要來確認(rèn)訂單；（3）B與CA。消費(fèi)者將置換過的個(gè)人信息以及數(shù)字證書發(fā)給認(rèn)證中心，在認(rèn)證中心對證書進(jìn)行了驗(yàn)證之后，將自己的數(shù)字簽名發(fā)回給消費(fèi)者，表示消費(fèi)者的身份得到確認(rèn)；（4）B與A。消費(fèi)者將自己置換過的信息、認(rèn)證中心的簽名以及自己對信息的確認(rèn)簽名一并發(fā)送給銷售者，銷售者通過校驗(yàn)確認(rèn)信息的來源以及信息的真實(shí)性，由此生成一個(gè)屬于消費(fèi)者的水印；（5）A與X。銷售者根據(jù)消費(fèi)者的個(gè)人信息、數(shù)字簽名以及自己的原有水印，選擇一個(gè)新的水印算法，將以上信息嵌入到產(chǎn)品中，得到目標(biāo)產(chǎn)品；（6）銷售者保留消費(fèi)者的ID以及置換過的個(gè)人信息，對目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行信息的摘要，并用自己的私鑰進(jìn)行加密，并對其進(jìn)行水印化處理，在用消費(fèi)者的私鑰第二次對產(chǎn)品進(jìn)行加密后，將產(chǎn)品以及加密的摘要發(fā)回給消費(fèi)者，消費(fèi)者通過機(jī)密自己的私鑰加密，得到了加密化處理的目標(biāo)產(chǎn)品，通過對銷售者私鑰的公鑰解密，計(jì)算出了產(chǎn)品的摘要，將其與發(fā)過來的產(chǎn)品進(jìn)行對比，確認(rèn)產(chǎn)品的正確接收。

如果發(fā)現(xiàn)了可以的產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，銷售者就可以通過對嵌入水印的檢測來確定是哪個(gè)消費(fèi)則泄漏了消息，并對其進(jìn)行指控，從而確保自己的合法權(quán)益，對數(shù)字版權(quán)進(jìn)行保護(hù)。

3 保護(hù)協(xié)議的健壯性以及安全性分析

目前看來只有一部分的水印算法同時(shí)滿足了健壯性、安全性以及不可感知性的要求，而這些算法目前都有著針對自身的攻擊方法，所以水印算法研究的下一個(gè)目標(biāo)便是找出適合版權(quán)保護(hù)協(xié)議的算法。

水印技術(shù)的存在是為了證明銷售者對產(chǎn)品擁有版權(quán)，但是偽造水印攻擊的存在，抹殺了水印的作用。偽造水印攻擊慣用的方式有：（1）攻擊者將自己的水印加入到經(jīng)過初步加密處理的產(chǎn)品中來，就會(huì)使得產(chǎn)品擁有了兩個(gè)水印，難辨真假；（2）攻擊者將產(chǎn)品中的水印移除，替換上自己的水印，偽造出假的產(chǎn)品圖像，即便攻擊者根本不知道產(chǎn)品的原始圖像。

兩種情況都會(huì)產(chǎn)生版權(quán)的糾紛，第一種情況下，銷售者可以要求驗(yàn)證攻擊者的原始圖像，根據(jù)其是否含有銷售者的水印，判別攻擊者提供圖像的真假，保護(hù)好自己的原始圖像，想要版權(quán)保護(hù)協(xié)議生效，這是銷售者應(yīng)該做到的最基本的事情；第二種情況下，雙方的原始圖像中都必然包括了彼此的水印，此時(shí)，即便水印的算法滿足了眾多的要求，也沒辦法讓保護(hù)協(xié)議生效，所以保護(hù)協(xié)議中的水印不僅應(yīng)該與原始圖像相關(guān)，更應(yīng)該設(shè)為一個(gè)不可逆的數(shù)值。

Hash函數(shù)通過在水印中加入了圖像信息的摘要來阻止上述攻擊，因?yàn)榘讼M(fèi)者的數(shù)字簽名的摘要信息隔絕了水印與圖像的聯(lián)系，而攻擊者無法算出數(shù)字簽名，便無法獲得原始圖像，偽造不出水印。此外Hash函數(shù)還具有高效率的有點(diǎn)，可以提高整個(gè)協(xié)議的反映速度，是理想的協(xié)議函數(shù)形式。

4 結(jié)束語

多年以來對數(shù)字版權(quán)的保護(hù)研究工作都致力于數(shù)字水印的算法方面，為了更好應(yīng)對攻擊，我們提出了構(gòu)建版權(quán)保護(hù)協(xié)議的辦法，但是版權(quán)協(xié)議作用的發(fā)揮依舊離不開數(shù)字水印的支撐以及數(shù)字簽名的幫扶，所以為了完善保護(hù)協(xié)議，我們?nèi)圆荒芊潘蓪λ〖夹g(shù)的研究與開拓，希望可以研究出滿足了所有要求、并且可以不懼怕攻擊的水印算法，保證保護(hù)協(xié)議的基時(shí)，為保護(hù)協(xié)議更好的發(fā)揮作用提供技術(shù)支持；同時(shí)也要同步進(jìn)行對保護(hù)協(xié)議構(gòu)造以及原理的研究，雙管齊下，內(nèi)外兼修的構(gòu)造好版權(quán)保護(hù)協(xié)議，保護(hù)交易雙方的利益。

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作者簡介：唐林海（1982-），男，貴州凱里人，副教授，研究方向：數(shù)字圖像處理、信息安全；唐型基（1984-），男，講師，研究方向：信息安全、軟件框架；彭天昊（1983-），男，講師，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘；周長敏（1979-），女，副教授，研究方向：多媒體技術(shù)。

作者單位：凱里學(xué)院，貴州凱里 556011