綜合BIBD碼與C-安全碼的抗合謀編碼方案

綜合BIBD碼與C?安全碼的抗合謀編碼方案摘要：在圖像版權(quán)保護(hù)方面，嵌入指紋的圖像存在著合謀攻擊，為了有效地抗合謀攻擊，本文給出了綜合C-安全碼與BIBD碼的抗合謀編碼方案。在該混合編碼方案中，不僅指紋生成容易，而且能夠縮減指紋碼字的長(zhǎng)度；通過碼字?jǐn)U展后，對(duì)于常見的幾種合謀攻擊，該混合編碼能有效地跟蹤到合謀用戶。關(guān)鍵詞：數(shù)字指紋版權(quán)保護(hù)合謀攻擊混合編碼.引言近些年來，數(shù)字指紋技術(shù)不斷應(yīng)用到數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)中，以跟蹤參與非法分發(fā)作品拷貝的用戶。在嵌入指紋的圖像中存在著合謀攻擊，為了準(zhǔn)確地跟蹤到非法用戶，并且不誣陷合法的用戶，需要進(jìn)一步研究，設(shè)計(jì)有效的指紋編碼算法。.編碼方案C-安全碼C-安全碼［1］是C.Boneh和H.shaw提出的一種編碼方案，全稱為對(duì)數(shù)長(zhǎng)度C-安全碼(logarithmiclengthc-securecode)o在碼字設(shè)計(jì)r(n,d)中，n為用戶數(shù)量，d為每個(gè)用戶碼字的長(zhǎng)度。而在C-安全碼中，碼字的長(zhǎng)度為1二(n-1)do雖然，C-安全碼的生成比較容易，但是，C-安全碼的碼字長(zhǎng)度隨著用戶數(shù)呈線性增加，這樣的合謀安全指紋太長(zhǎng)，在現(xiàn)實(shí)的大多數(shù)數(shù)字信息分發(fā)中是不能接受的。BIBD碼由BIBD(m,k,1)碼生成的抗合謀碼中，可分配給n個(gè)用戶n個(gè)不同的碼向量，用戶指紋的碼長(zhǎng)為m,能追蹤到的最大合謀攻擊用戶數(shù)為k-l,即當(dāng)合謀用戶數(shù)小于或等于k-1時(shí)，可跟蹤到所有參與合謀的用戶。由式n=(m2-m)/((k-1)2+(k-1))可知，指紋長(zhǎng)度的變化是大約隨著用戶人數(shù)n的平方根呈線性變化，隨著最大允許攻擊人數(shù)k-1呈線性變化。相對(duì)于C-安全碼，BIBD碼的碼字長(zhǎng)度更加接近理論上碼字長(zhǎng)度的下界。因此，BIBD碼能以較高的比率縮短指紋碼字的長(zhǎng)度。在不擴(kuò)展碼字的情況下，C-安全碼的碼距為1,而BIBD碼的碼距相對(duì)要大一些，所以，BIBD碼比C-安全碼的抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)BIBD碼的碼字進(jìn)行擴(kuò)展,使其在普通的合謀方式下能夠查找到合謀用戶。BIBD碼的缺點(diǎn)：(1)尋找參數(shù)比較大的BIBD分組的算法是比較復(fù)雜的。(2)對(duì)于BIBD合謀集的查找是比較耗費(fèi)時(shí)間和資源的。因?yàn)椴檎沂峭ㄟ^提取的合謀指紋特征碼字進(jìn)行跟蹤的，是將合謀指紋與用戶數(shù)為u(u<k-l)的合謀集產(chǎn)生的特征碼字進(jìn)行匹配，u分別取值1,2,…，k-1,這樣的合謀用戶集數(shù)量L為當(dāng)n,k很大時(shí)，L會(huì)非常大。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，需要對(duì)L個(gè)特征碼字進(jìn)行存儲(chǔ);在跟蹤查找時(shí)，需要完成L次的比較運(yùn)算，這一開銷是巨大的。綜合C-安全碼與BIBD碼的混合編碼為了保護(hù)圖像版權(quán)，需要得到一種抗合謀性能好，生成相對(duì)容易，而且又能有效縮短指紋碼字長(zhǎng)度，盡量減少系統(tǒng)開銷的編碼方式是值得去解決的。將BIBD碼和C-安全碼結(jié)合起來進(jìn)行混合編碼可以利用這兩種編碼的優(yōu)點(diǎn)，得到另一種比較好的，在各方面的質(zhì)量比較綜合的編碼。圖2-1指紋碼字矩陣基于BIBD碼與。安全碼混合編碼及跟蹤過程如下所述。對(duì)d=l的C-安全碼進(jìn)行擴(kuò)充。設(shè)B為根據(jù)BIBD(m,n,p,k,p)設(shè)計(jì)的碼(為參數(shù)為nc的C-安全碼。并且使原C-安全碼矩陣中的第一行的每個(gè)nxm的全1子矩陣中的n取值為1,即變?yōu)?行m列。由此產(chǎn)生的指紋碼字矩陣如圖2-1o假設(shè)該方案生成的指紋碼字的用戶容量為，碼字長(zhǎng)度為，允許的最大合謀用數(shù)為k-l,在進(jìn)行指紋提取的過程中可以準(zhǔn)確提取到所有的碼字。跟蹤過程可分為如下幾步：(1)定位BIBD子塊的位置。通過對(duì)碼比特“0”的位置的檢測(cè)可以確定BIBD子塊在C-安全碼中的位置，當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)“非BIBD”子塊的位置j,并且當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)全“1”子矩陣的位置k時(shí)、則可以確定第j行子矩陣行和第k行子矩陣行是參與合謀的(相當(dāng)于在原置換前的C-安全碼的第j行，k行)。因?yàn)樾∮诘趈列的位置和大于等于第k列的位置都是不可探測(cè)位置。(2)合謀用戶的確定。由于在BIBD子塊中任意k-1或小于k-1個(gè)用戶合謀之后生成的向量都是唯一的，因此當(dāng)確定了BIBD子塊的位置后，可以根據(jù)其中特征碼力”的位置來跟蹤到所有參與合謀的用戶。.混合編碼方案優(yōu)點(diǎn)(1)可容納的用戶數(shù)n理論上不受限制，且指紋碼集生成容易。(2)當(dāng)用戶數(shù)一定時(shí)，該混合碼的碼字長(zhǎng)度的縮減率接近于m/n,且該縮減率取決于混合碼中使用的BIBD碼，混合碼的碼長(zhǎng)的縮減率幾乎等于混合碼中使用的BIBD碼的碼長(zhǎng)縮減率。(3)跟蹤過程中使用的特征碼集是直接使用原BIBD碼的特征碼集，不耗費(fèi)很大的系統(tǒng)開銷。對(duì)于能跟蹤到的合謀人數(shù)較少的情況，特征碼集的個(gè)數(shù)會(huì)更少。參考文獻(xiàn)：.WadeTrappe,MinWuandK.J.RayLiu.Anti-CollusionFingerprintingforMultimedia[J].TechnicalResearchReport,TR2002-1