非對稱數(shù)字指紋技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,各種數(shù)字資源得以在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛地傳播與共享。同時,由于數(shù)字產(chǎn)品容易被不誠實的消費者非法復(fù)制、修改以及重新分發(fā),這使得各種盜版行為越來越猖獗。保護數(shù)字版權(quán),確保數(shù)字產(chǎn)品被適當(dāng)?shù)厥褂门c分發(fā),在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下顯得非常重要。加密只能在傳輸過程中為數(shù)據(jù)提供保護,數(shù)據(jù)一旦解密,它就能被不誠實的消費者任意地分發(fā)。傳統(tǒng)的數(shù)字水印是一種相對被動的版權(quán)保護技術(shù),它缺乏有效的盜版者追蹤機制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)盜版的數(shù)字拷貝時,無法通過嵌入

2、的水印信息找到原始的購買者(盜版者),從而不能夠阻止不誠實的消費者對數(shù)字產(chǎn)品的非法分發(fā)。
　　 數(shù)字指紋作為近年來發(fā)展起來的一種新型數(shù)字版權(quán)保護技術(shù),它通過在分發(fā)的每份數(shù)字拷貝中秘密地嵌入一個唯一的序列碼來賣現(xiàn)盜版者追蹤的目的,嵌入到數(shù)字拷貝中的序列碼稱之為數(shù)字指紋。當(dāng)內(nèi)容提供商發(fā)現(xiàn)未授權(quán)的數(shù)字拷貝時,憑借所嵌入的指紋信息能夠有效地追蹤到盜版者。數(shù)字指紋已經(jīng)成為數(shù)字版權(quán)保護的一個重要工具,得到研究人員的廣泛關(guān)注。為了保障內(nèi)容提供

3、商與消費者雙方的公平性,使得內(nèi)容提供商不能夠誣陷無辜的消費者而不誠實的消費者不能夠抵賴其盜版行為,最有效地方式是把數(shù)字指紋方案設(shè)計成非對稱的,即非對稱數(shù)字指紋。
　　 設(shè)計出安全高效的非對稱數(shù)字指紋方案是數(shù)字指紋技術(shù)走向應(yīng)用和普及的前提。已有的非對稱數(shù)字指紋方案存在著計算復(fù)雜性高、內(nèi)容提供商的負(fù)擔(dān)大以及帶寬需求高的問題,這阻礙了它們的實際應(yīng)用。本文結(jié)合密碼學(xué)、數(shù)字水印、圖像處理、信號檢測以及編碼學(xué)等相關(guān)的理論知識,對非對稱數(shù)字指

4、紋技術(shù)展開系統(tǒng)地研究,提出了三種有效的非對稱數(shù)字指紋方案。本文所做的主要工作描述如下:
　　 (1)提出了一種基于1-out-of-n不經(jīng)意傳輸?shù)姆菍ΨQ數(shù)字指紋方案。在該方案中,內(nèi)容提供商把一份相同的加密拷貝發(fā)送給多個消費者,每個消費者通過一個實現(xiàn)了1-out-of-n不經(jīng)意傳輸?shù)拿荑€分發(fā)協(xié)議從內(nèi)容提供商獲得一份相應(yīng)的解密密鑰,指紋拷貝的生成通過客戶端的解密來完成,不同的解密密鑰將產(chǎn)生不同的指紋拷貝。由于內(nèi)容提供商只需要為多個消

5、費者生成一份相同的加密拷貝,這不但降低了內(nèi)容提供商的負(fù)擔(dān),而且縮短了延遲時間。另外,由于內(nèi)容提供商只需要發(fā)送一份相同的加密拷貝給所有的消費者,從而可以采用多播這種有效的一對多通信技術(shù)來分發(fā)數(shù)字內(nèi)容,這將能極大地降低帶寬需求。
　　 (2)在已有的基于同態(tài)公鑰加密算法的非對稱數(shù)字指紋方案中,同態(tài)公鑰加密算法直接用于加密多媒體數(shù)據(jù),這不但導(dǎo)致了很高的計算復(fù)雜度,而且會引起很高的通信開銷。在論文提出的第一種方案的基礎(chǔ)上,把非對稱數(shù)字指

6、紋問題轉(zhuǎn)化成非對稱密鑰分發(fā)問題,提出了一種新的基于同態(tài)公鑰加密算法的非對稱數(shù)字指紋方案。不同于已有的方案,同態(tài)公鑰加密算法在本文所提出的非對稱數(shù)字指紋方案中只用于構(gòu)造解密密鑰分發(fā)協(xié)議以及數(shù)字簽名,而不是用于加密媒體數(shù)據(jù)。因此,降低了計算復(fù)雜性以及通信開銷。
　　 (3)提出了一種基于1-out-of-2不經(jīng)意傳輸?shù)姆菍ΨQ數(shù)字指紋方案。為了降低計算復(fù)雜性與通信開銷,內(nèi)容提供商采用選擇性加密算法加密媒體數(shù)據(jù)并以多播的方式把一份相同的

7、加密拷貝發(fā)送給個多個消費者。每個消費者分配了一個不完整的解密密鑰。當(dāng)解密之后,一些組件將不會被正確解密,這些沒有被正確解密的組件位置可以看成是相應(yīng)的指紋信息,用于識別相應(yīng)的消費者。為了實現(xiàn)方案的非對稱性,每個解密密鑰由兩部分組成,其中一部分由內(nèi)容提供商生成,另一部分通過實現(xiàn)了1-out-of-2不經(jīng)意傳輸?shù)拿荑€分發(fā)協(xié)議生成。
　　 本文所提出的非對稱數(shù)字指紋方案,可以用于各種場合的數(shù)字版權(quán)保護,如數(shù)字圖書館,在線出版業(yè),在線音/