群组指纹技术及其在多媒体交易中的应用研究

摘要

随着网络与多媒体技术的不断发展，多媒体信息很容易被修改，并通过网络快速传播，这就为版权保护带来了很多问题。多媒体信息一旦被篡改或非法复制，然后通过网络传播以后，将会给版权所有者的利益造成很大的损失。面对这些威胁，数字水印和数字指纹技术应运而生。利用嵌入到多媒体中的版权信息，可以极大地提高追踪到非法传播者的概率。
　　但是，随着网络多媒体交易形式的不断创新，诸如网络批发零售以及团购等多媒体交易新形式的出现，基于指纹技术的数字多媒体版权保护也面临很多新的问题。最重要的一点就是新增角色—中间商的出现，为版权保护带来了新的风险问题，经手多媒体版权产品的中间商可以联合起来发起一种新的合谋攻击方式—群组合谋攻击。然而传统数字水印和数字指纹技术无法支持中间商角色实现上述商业模式同时又可以有效地追踪恶意中间商。鉴于此，本文在总结数字水印和数字指纹理论与技术的基础上，对群组指纹技术及其在多媒体交易中的应用进行了研究，在多媒体交易协议及群组指纹技术实现方案等方面获得了有效的解决方案。
　　本文的研究内容和创新工作主要包括以下几个方面：
　　1.研究了以群组指纹为基础的多媒体批发零售协议和多媒体团购协议。以 PKI技术为基础验证了协议的安全属性，同时建议以群组指纹技术为基础追踪非法传播者，以解决协议争议问题。
　　2.研究了群组指纹的多种实现方式。利用移位寄存器编码、DCT指纹聚类器、DWT分段编码等方式实现了群组指纹方案。理论分析和仿真实验结果表明，移位寄存器编码方案的能量效率最高，带宽需求最小；DCT聚类器方案充分利用了现有数字指纹资源；DWT分段编码指纹方案实现简单，可以利用HVS感知模型提升指纹方案容量。
　　3.研究了上述三类群组指纹方案和复合正交高斯群组指纹方案的群组管理技术。理论分析和仿真实验结果表明，DWT分段编码指纹方案获得了最好的群组管理鲁棒性；DWT分段编码指纹方案和复合正交高斯群组指纹方案获得了最低的群组管理计算复杂度；DCT指纹聚类器方案群组管理计算复杂度最高；而移位寄存器编码方案在群组管理扩展性方面具有最高的成员容量。
　　4.研究了群组指纹叛逆者追踪技术。理论分析和仿真实验结果表明，移位寄存器编码方案在较大的噪声环境下保持较好的叛逆群组识别性能，DWT分段编码指纹在压缩环境下以及多群组合谋攻击、单群组多成员合谋攻击后的叛逆群组追踪性能较好。研究还获得了群组指纹系统叛逆成员追踪的全概率公式。
　　5.本文把提供不同数量合谋拷贝的群组合谋者归类为激进群组合谋者和保守群组合谋者,研究了这两类群组合谋者在四类公平界限下的利益博弈问题。理论分析和仿真实验结果表明，当回报平均分配和按比例分配的时候，两类群组合谋者在绝对公平和最大最小公平界限下的策略是相同的。而在最大和公平及纳什公平界限下，随着两类合谋群组提供的合谋拷贝数量关系的变化，群组合谋者策略的倾向性不同。当考虑到回报随时间减少的时候，两类群组合谋者都会在第一个阶段结束协商并报告最大的损失。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究现状

1.3 群组指纹解决的主要问题

1.4 论文主要研究内容与创新性工作

1.5 论文的章节安排

第二章 群组指纹技术基础

2.1 群组指纹基础

2.2 群组指纹关键技术

2.3 群组指纹安全威胁

2.4 叛逆者追踪

2.5 合谋策略

2.6 本章小结

第三章 基于群组指纹的多媒体交易协议

3.1 多媒体批发零售

3.2 多媒体团购

3.3批发零售与团购

3.4 本章小结

第四章 群组指纹实现方案

4.1基于线性移位寄存器序列（NDLSRS）的群组指纹方案

4.2 基于DCT聚类器的群组指纹方案

4.3 DWT分段编码群组指纹方案

4.4 性能比较

4.5 本章小结

第五章 群组指纹方案中的群组管理技术

5.1 群组初始化

5.2 群组内部调整

5.3 群组调整

5.4 群组管理性能分析

5.5 本章小结

第六章 群组指纹叛逆者追踪技术

6.1 分销模式群组指纹叛逆者追踪方案

6.2 叛逆群组追踪

6.3 叛逆成员追踪

6.4 本章小结

第七章 群组合谋者博弈策略研究

7.1群组合谋者网络

7.2 群组博弈

7.3 群组博弈策略分析和仿真

7.4 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 论文工作总结

8.2 未来研究展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间完成的学术论文和科研工作

已发表或录用的论文

在投的论文

参加的科研项目

答辩决议书