数字水印技术.docx

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1、数字水印技术人们常常认为通信安全的实现可以通过加密（Cryptography）来完成。即首先将多媒体数据文件加密成密文后发布，使得网络传递过程中出现的非法攻击者无法从密文获得机密信息，从而达到版权保护和信息安全的目的，但这并不能完全解决问题。一方面加密后的文件因其不可理解性妨碍多媒体信息的传播；另一方面多媒体信息经过加密后容易引起攻击者的好奇和注意，并有被破解的可能性，而且一旦加密文件经过破解后其内容就完全透明了。密码学一直被认为是在通信研究应用领域中主要的信息安全手段并受到极大重视，直到最近几年这种情况才有了改变。人们尝试将秘密信息隐藏于普通文件中散发出去，用以跟踪侵权行为并提供法律保护的

2、证据，这称为信息隐藏（InformationHiding）或更严格地称为信息伪装（Steganography）。单词Steganography来源于古希腊，意思是将有用或重要的信息隐藏于其他信息里面以掩饰其存在。与加密不同的是，加密系统保护的是信息的内容，而信息伪装者掩盖它们的存在。与信息伪装关系极为密切的另一个方面就是数字水印技术的研究。信息伪装是将重要的数据隐藏到宿主数据中并将其发送出去，它有一个基本的假设，就是第三方不知道被隐藏的数据的存在，并且主要应用于点对点的秘密通讯。因此它没有鲁棒性的要求，或者说一旦传递的数据被改变，被嵌入的信息将无法恢复。而数字水印则有鲁棒性的要求，即它可以抵

3、抗第三方的攻击或正常的、标准的数据操作和变换。换句话说，即使攻击者知道传递的数据中包含隐藏的重要信息，但也无法将其提取出来，或在不严重损坏宿主数据的情况下无法将水印破坏掉。因此数字水印和信息伪装是一个技术的互补的两个方面，也是目前国际学术界研究的一个前沿热门方向，并可为数字图书馆版权保护等问题提供一个潜在的有效解决方法。一般的，对数字水印有几个基本要求：（1）可证明性；（2）不可感知性；（3）鲁棒性。如果没有鲁棒性（Robustness）的要求，水印与信息伪装技术上的处理本质上是完全一致的。在绝大多数情况下我们希望添加的信息是不可察觉的（Imperceptible）——某些使用可见数字水印的

4、特定场合，版权保护标志不要求被隐藏——并且希望攻击者在不破坏数据本身质量的情况下无法将水印去掉。发展数一字水印技术的原动力是为了提供多媒体数据的版权保护，但人们发现数字水印还具有一些其他的重要应用，如下面所示，这些需求都促进了当前学术界对信息伪装的研究热情。（1）军事和智能机构所需要的不受干扰的通讯手段；（2）国家安全部门对隐藏数据的通讯技术的关注；（3）罪犯对使用常规通讯器材进行特殊的信息传递；（4）政府部门对国际互联网上匿名的和经过加密处理的信息进行筛选和控制等等；（5）电子商务中的数据检测以及网络验证；（6）电子邮件的防伪以及数据认证等等。　目前对数字水印技术的热情还很高，这既可以从学

5、术界也可以从工业界看出来。学术界的热情反映在水印方面的文章还在大幅度增长，且有关数字水印和数据隐藏的会议也增长很快。工业界对水印的热情则表现在他们大幅度提高了对水印研究的资助程度。除了大学和研究机构对水印的研究，一些国际标准项目也有计划发展实用的数字水印算法。如欧洲的TALISMAN的目标是建立一个在欧洲范围内对大规模的商业侵权和盗版行为提供一个版权保护机制。TALIMAN希望能够为视频产品以增加标识和水印的方法提高保护手段。OCTALIS则是TALIMAN和OKAPI的后续项目，其主要目的是将有条件的访问机制和版权保护机制整合起来。国际标准组织也对数字水印技术深感兴趣。即将发布的数字视频压

6、缩标准MPEG-4（ISO/IEC14496），提供一个框架允许结合简单的加密方法和水印嵌入方法。DVD工业标准将利用水印技术提供复制控制和复制保护机制，如“复制一次”或“不允许复制”等等。尽管在过去的五年中，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。主要有以下几个方面还需努力：（1）设计对水印系统进行公正的比较和评价方法，在这方面已经有部分学者有了一些初步的研究；但缺乏普遍性和原理性，水印系统的脆弱之处无法进行全面测试与衡量；（2）从现实的角度看，水印系统必然要在算法的鲁棒性、水印

7、的嵌入信息量以及不可觉察性之间达到一个平衡，这涉及鲁棒性算法的原理性设计、水印的构造模型、水印能量和容量的理论估计、水印嵌入算法和检测算法的理论研究等方面。如何确定平衡点仍是一个难题，目前大多数水印算法均利用经验而不是从理论上解决此问题；（3）如何将水印技术与现行国际图像及视频压缩标准（如JPEG2000和MPEG-4）相结合，以及如何将水印技术应用于DVD工业标准中；（4）所有权的证明问题还没有完全解决，就