数字指纹及其在多媒体版权保护中的应用研究

摘要

本文是针对数字多媒体安全、知识版权保护以及电子商务所存在的安全问题提出的，运用密码学、信号分析、编码理论以及计算复杂性等理论和技术，并将密码学理论和信息隐藏理论相结合，通过对数字指纹的隐藏技术、编码技术和相关协议等的研究，实现了一种有效的数字媒体版权保护方案。针对目前数字指纹方案存在的问题，本文所做工作如下：　　①在指纹隐藏技术中，针对指纹隐藏需较大信道容量的特点，通过对扩频CDMA水印模型参数与性能的理论分析，提出一种基于多小波的扩频CDMA水印方案，同时，考虑到扩频与量化技术存在互补性，提出一种基于多小波的扩频/量化混合水印方案，理论与实验均表明，两种方案容量都有较大提高，并且具有较强鲁棒性；　　②在指纹编码技术中，针对目前指纹编码过长和译码效率差的缺点，根据多媒体保护特点对敌手攻击模式予以扩充，在此基础上给出了扩频指纹编码的合谋安全性质；通过改进卷积码的Viterbi译码算法实现了有效的叛逆搜索，并提出一种新的卷积指纹信息码；最后，在这两者基础上，提出一种合谋安全的扩频卷积指纹编码方案，从而降低指纹编码长度并实现有效叛逆搜索；　　③在指纹协议构造中，针对目前协议计算复杂、实用性差的缺点，以抗合谋扩频指纹编码、安全浮点数据表示及加法同态密码体制为基础，提出一种购买透明的非对称指纹方案；并在此基础上，通过构造可撤回盲签名，提出了一种透明购买的匿名指纹方案，解决了具有版权跟踪功能的数字作品销售、分发、跟踪和审判问题；　　④在所有权证明方案中，针对目前方案无法保证用户作品安全和所有权真实性的缺点，以纠错理论和二元多项式分享为基础，提出了一种新的具有容错能力的安全多方计算算法；并在Shamir秘密共享和Proactive可验证秘密共享基础上，提出了一种基于安全多方计算的数字作品所有权认证方案。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2数字多媒体版权保护的基本要求

1.3数字多媒体版权保护的基本内容

1.4指纹与数字指纹

1.4.1指纹概念与分类

1.4.2数字指纹概念与性质

1.5数字指纹概述

1.5.1数字指纹研究问题

1.5.2数字指纹分类

1.5.3数字指纹基本模型

1.6数字指纹研究现状

1.7本文主要研究内容及工作

第2章CDMA扩频水印和量化扩频水印研究

2.1数字指纹与信息隐藏

2.2数字指纹的嵌入性质

2.3数字水印及其容量

2.4基于CDMA的扩频数字水印

2.4.1基于CDMA的扩频数字水印

2.4.2基于多小波的数字水印

2.4.3试验与分析

2.5基于量化和扩频的混合水印

2.5.1 Costa水印模型

2.5.2混合水印嵌入算法

2.5.3混合水印提取算法

2.5.4性能分析

2.5.5试验结果及分析

2.6本章小结

第3章合谋安全的数字指纹编码研究

3.1数字指纹编码概述

3.1.1数字指纹编码分类

3.1.2数字指纹编码的基本要求

3.2数字指纹信息码

3.3 Boneh-Shaw指纹模型

3.4基于卷积码的数字指纹编码

3.4.1指纹信息码编码

3.4.2指纹信息码译码

3.4.3指纹信息码性能分析

3.4.4应用实例

3.5合谋安全的扩频指纹编码

3.5.1合谋组合攻击对扩频编码的影响

3.5.2合谋平均攻击对扩频编码的影响

3.5.3附加噪声攻击对扩频编码的影响

3.5.4扩频编码的合谋安全性质

3.6基于卷积码的扩频数字指纹编码

3.6.1扩频卷积指纹编码

3.6.2扩频卷积指纹译码

3.6.3性能分析

3.7本章小结

第4章透明购买的数字指纹协议研究

4.1指纹协议概述

4.2非对称指纹及其模型

4.3透明购买的非对称指纹

4.3.1透明购买的指纹协议性质

4.3.2基础理论

4.3.3透明购买的非对称指纹协议

4.3.4协议安全性分析

4.4匿名指纹及其性质

4.4.1盲签名及其性质

4.4.2匿名指纹协议

4.4.3协议性能分析

4.5本章小结

第5章基于安全多方计算的所有权证明协议

5.1研究背景

5.2协议结构概述

5.3安全多方计算

5.3.1多方安全计算的基本概念

5.3.2研究现状与问题

5.3.3基于容错的安全多方计算

5.3.4实验分析

5.4基本模型与技术

5.4.1数字水印模型

5.4.2承诺方案

5.4.3可验证安全的秘密共享

5.5所有权证明方案

5.5.1注册协议

5.5.2共享更新协议

5.5.3检测协议

5.6协议安全和性能分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A多小波与图像多小波变换

A.1多小波及多小波变换

A.2图像多小波视觉掩蔽模型

A.3基于多小波的混合数字水印

A.3.1图像预处理

A.3.2多小波分解

A.3.3图像整形