數(shù)字指紋技術(shù)研究進(jìn)展

王　旺（廣州市龍?jiān)喘h(huán)保科技有限公司，廣東　廣州　510000）

信 息 技 術(shù)

數(shù)字指紋技術(shù)研究進(jìn)展

王旺
（廣州市龍?jiān)喘h(huán)保科技有限公司，廣東廣州510000）

數(shù)字指紋技術(shù)是指在數(shù)字產(chǎn)品各個(gè)授權(quán)版本中添加一個(gè)獨(dú)特的特征序列。發(fā)現(xiàn)非授權(quán)版本后，可以通過(guò)該序列識(shí)別出制作非法拷貝的用戶(hù)。數(shù)字指紋技術(shù)必須有良好的抗合謀能力。傳統(tǒng)的數(shù)字指紋技術(shù)可以分為獨(dú)立指紋和編碼指紋。

指紋技術(shù)；編碼指紋；隨機(jī)編碼

獨(dú)立指紋是指采用統(tǒng)計(jì)上相互獨(dú)立的擴(kuò)頻碼作為各用戶(hù)獨(dú)特的指紋。這一技術(shù)最早見(jiàn)于，其編碼能夠抵御平均攻擊。在文獻(xiàn)[2]中研究了偽隨機(jī)碼的誤碼性能，并提出了一種對(duì)合謀大小進(jìn)行估計(jì)的方法。文獻(xiàn)[3]在非線(xiàn)性攻擊下，對(duì)有界及無(wú)界的高斯編碼做了數(shù)字取證分析。獨(dú)立指紋系統(tǒng)的好處在于易于實(shí)現(xiàn)且各用戶(hù)之間的辨識(shí)度高，能夠有效抵御多種合謀攻擊。但其最大的問(wèn)題在于所需要的擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度及數(shù)量、接收機(jī)的復(fù)雜度都隨用戶(hù)數(shù)的增加線(xiàn)性增長(zhǎng)。

第二種方法稱(chēng)作編碼指紋。編碼指紋最初用于對(duì)通用數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。最具代表性的是文獻(xiàn)[4]提出來(lái)的CS編碼方案。但CS碼最大的問(wèn)題在于其碼字過(guò)長(zhǎng)，而且當(dāng)叛逆者數(shù)量超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，便完全失去了追蹤功能。隨后文獻(xiàn)[5]改進(jìn)了這個(gè)算法，提出了所謂AND-ACC碼，其編碼長(zhǎng)度較短，且在叛逆者辨識(shí)方面的性能也優(yōu)于CS碼。文獻(xiàn)[6]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。理論上，叛逆者數(shù)量一定的條件下，文獻(xiàn)[7]所提出來(lái)的方案碼字最短。基于糾錯(cuò)編碼的算法在進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有充分考慮到多媒體信號(hào)的特殊性質(zhì)和問(wèn)題。其嵌入問(wèn)題的解決都是基于嵌入假設(shè)所抽象出來(lái)的模型，并不符合多媒體文件傳播的實(shí)際情況。

在數(shù)字指紋系統(tǒng)中，為了達(dá)到更好的性能，需要將系統(tǒng)的編碼、嵌入、攻擊及檢測(cè)等問(wèn)題聯(lián)合起來(lái)考慮。文獻(xiàn)[8]對(duì)基于多載波碼分多址的數(shù)字指紋系統(tǒng)作了研究。但其所采用的是正交指紋，這限制了其所能支持的用戶(hù)數(shù)量。因此文獻(xiàn)[9]對(duì)基于非正交的OFDM-IDMA的指紋系統(tǒng)做了研究。

在國(guó)內(nèi)，陳曉蘇等從級(jí)聯(lián)碼的思想出發(fā)，提出一種新的兩用戶(hù)共謀安全碼。王彥等基于二進(jìn)制隨機(jī)編碼，提出了一種有效的抗合謀攻擊的數(shù)字指紋編碼算法及其相應(yīng)的跟蹤算法。朱巖等提出了一種兩層鏈接結(jié)構(gòu)的指紋方法。Yu等構(gòu)建了一種面向分組的指紋碼，縮短了指紋碼長(zhǎng)度。李新偉等提出了一種樹(shù)形指紋編碼方案。在新型數(shù)字指紋技術(shù)方面，林沛等提出了基于OFDM-IDMA的指紋系統(tǒng)。

總體上來(lái)講，目前各種數(shù)字指紋技術(shù)針對(duì)性不強(qiáng)，不能適合大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)傳播方式的實(shí)際要求。因此，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)媒體傳播的新特點(diǎn)，亟需在已有的數(shù)字指紋技術(shù)基礎(chǔ)上，研究新的技術(shù)，提高數(shù)字指紋系統(tǒng)的性能指標(biāo)，以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的要求。以通信技術(shù)的角度作為切入點(diǎn)，是當(dāng)前數(shù)字指紋技術(shù)發(fā)展的方向。

[1] I.J.Cox, etc., “Secure spread spectrum watermarking for multimedia, ”IEEE Trans. Image Process., vol. 6, no. 12, pp. 1673–1687, Dec. 1997.

[2] Z.J.Wang, etc.“Anti-collusion forensics of multimedia fingerprinting using orthogonal mudulation, ”IEEE Trans. Image Process., vol. 14, no. 6, pp. 804–821, Jun. 2005.

[3] H.V.Zhao, etc.,“Forensic analysis of nonlinear collusion attacks for multimedia fingerpinting, ”IEEE Trans. Image Process., vol. 14, no. 5, pp. 646–661, May 2005.

[4] D.Boneh, etc,“Collusion-secure fingerprinting for digital data, ”IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 44, no. 5, pp. 1897–1905, Sep. 1998.

[5] W.Trappe, etc.,“Anti-collusion fingerprinting for multimedia, ”IEEE Trans. Signal Process., vol. 51, no. 4, pp. 1069–1087, Apr. 2003.

[6] S.He, etc.,“Joint coding and embedding techniques for multimedia fingerprinting, ”IEEE Trans. Inf. Forensics Security, vol. 1, no.2, pp. 231–247, Jun. 2006.

[7] G.Tardos,“Optimal probabilistic fingerprint codes, ”in Proc. 35th ACM Symp. Theory of Comp., 2003, pp. 116–125.

[8] B.-H.Cha, etc., Robust MC-CDMA-based fingerprinting against time-varying collusion attacks, ”IEEE Trans. Inf. Forensics Security, vol. 4, no.3.

[9] Lin P, etc., Collusion-resistant fingerprinting based on OFDM-IDMA modulation. Electronics Letters, 2013, 49 （03）: 225 - 226.

TP391

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王旺（1986年1月—），男，湖南省益陽(yáng)市人；工作單位：廣州市龍?jiān)喘h(huán)?？萍加邢薰荆殑?wù)：總經(jīng)理助理；畢業(yè)學(xué)校：澳大利亞臥龍崗大學(xué)，學(xué)歷：碩士研究生，專(zhuān)業(yè)：電氣工程及通信工程。