數字指紋技術研究進展

王　旺（廣州市龍源環保科技有限公司，廣東　廣州　510000）

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數字指紋技術研究進展

王旺
（廣州市龍源環保科技有限公司，廣東廣州510000）

數字指紋技術是指在數字產品各個授權版本中添加一個獨特的特征序列。發現非授權版本后，可以通過該序列識別出制作非法拷貝的用戶。數字指紋技術必須有良好的抗合謀能力。傳統的數字指紋技術可以分為獨立指紋和編碼指紋。

指紋技術；編碼指紋；隨機編碼

獨立指紋是指采用統計上相互獨立的擴頻碼作為各用戶獨特的指紋。這一技術最早見于，其編碼能夠抵御平均攻擊。在文獻[2]中研究了偽隨機碼的誤碼性能，并提出了一種對合謀大小進行估計的方法。文獻[3]在非線性攻擊下，對有界及無界的高斯編碼做了數字取證分析。獨立指紋系統的好處在于易于實現且各用戶之間的辨識度高，能夠有效抵御多種合謀攻擊。但其最大的問題在于所需要的擴頻碼長度及數量、接收機的復雜度都隨用戶數的增加線性增長。

第二種方法稱作編碼指紋。編碼指紋最初用于對通用數據進行保護。最具代表性的是文獻[4]提出來的CS編碼方案。但CS碼最大的問題在于其碼字過長，而且當叛逆者數量超過預設值時，便完全失去了追蹤功能。隨后文獻[5]改進了這個算法，提出了所謂AND-ACC碼，其編碼長度較短，且在叛逆者辨識方面的性能也優于CS碼。文獻[6]在此基礎上，將編碼設計與擴頻調制分別在不同的層上實現，提出所謂的TA碼。理論上，叛逆者數量一定的條件下，文獻[7]所提出來的方案碼字最短。基于糾錯編碼的算法在進行編碼設計時并沒有充分考慮到多媒體信號的特殊性質和問題。其嵌入問題的解決都是基于嵌入假設所抽象出來的模型，并不符合多媒體文件傳播的實際情況。

在數字指紋系統中，為了達到更好的性能，需要將系統的編碼、嵌入、攻擊及檢測等問題聯合起來考慮。文獻[8]對基于多載波碼分多址的數字指紋系統作了研究。但其所采用的是正交指紋，這限制了其所能支持的用戶數量。因此文獻[9]對基于非正交的OFDM-IDMA的指紋系統做了研究。

在國內，陳曉蘇等從級聯碼的思想出發，提出一種新的兩用戶共謀安全碼。王彥等基于二進制隨機編碼，提出了一種有效的抗合謀攻擊的數字指紋編碼算法及其相應的跟蹤算法。朱巖等提出了一種兩層鏈接結構的指紋方法。Yu等構建了一種面向分組的指紋碼，縮短了指紋碼長度。李新偉等提出了一種樹形指紋編碼方案。在新型數字指紋技術方面，林沛等提出了基于OFDM-IDMA的指紋系統。

總體上來講，目前各種數字指紋技術針對性不強，不能適合大規模互聯網傳播方式的實際要求。因此，針對網絡媒體傳播的新特點，亟需在已有的數字指紋技術基礎上，研究新的技術，提高數字指紋系統的性能指標，以滿足實際應用的要求。以通信技術的角度作為切入點，是當前數字指紋技術發展的方向。

[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.

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A

王旺（1986年1月—），男，湖南省益陽市人；工作單位：廣州市龍源環保科技有限公司，職務：總經理助理；畢業學校：澳大利亞臥龍崗大學，學歷：碩士研究生，專業：電氣工程及通信工程。