数字指纹技术研究进展

王　旺（广州市龙源环保科技有限公司，广东　广州　510000）

信 息 技 术

数字指纹技术研究进展

王旺
（广州市龙源环保科技有限公司，广东广州510000）

数字指纹技术是指在数字产品各个授权版本中添加一个独特的特征序列。发现非授权版本后，可以通过该序列识别出制作非法拷贝的用户。数字指纹技术必须有良好的抗合谋能力。传统的数字指纹技术可以分为独立指纹和编码指纹。

指纹技术；编码指纹；随机编码

独立指纹是指采用统计上相互独立的扩频码作为各用户独特的指纹。这一技术最早见于，其编码能够抵御平均攻击。在文献[2]中研究了伪随机码的误码性能，并提出了一种对合谋大小进行估计的方法。文献[3]在非线性攻击下，对有界及无界的高斯编码做了数字取证分析。独立指纹系统的好处在于易于实现且各用户之间的辨识度高，能够有效抵御多种合谋攻击。但其最大的问题在于所需要的扩频码长度及数量、接收机的复杂度都随用户数的增加线性增长。

第二种方法称作编码指纹。编码指纹最初用于对通用数据进行保护。最具代表性的是文献[4]提出来的CS编码方案。但CS码最大的问题在于其码字过长，而且当叛逆者数量超过预设值时，便完全失去了追踪功能。随后文献[5]改进了这个算法，提出了所谓AND-ACC码，其编码长度较短，且在叛逆者辨识方面的性能也优于CS码。文献[6]在此基础上，将编码设计与扩频调制分别在不同的层上实现，提出所谓的TA码。理论上，叛逆者数量一定的条件下，文献[7]所提出来的方案码字最短。基于纠错编码的算法在进行编码设计时并没有充分考虑到多媒体信号的特殊性质和问题。其嵌入问题的解决都是基于嵌入假设所抽象出来的模型，并不符合多媒体文件传播的实际情况。

在数字指纹系统中，为了达到更好的性能，需要将系统的编码、嵌入、攻击及检测等问题联合起来考虑。文献[8]对基于多载波码分多址的数字指纹系统作了研究。但其所采用的是正交指纹，这限制了其所能支持的用户数量。因此文献[9]对基于非正交的OFDM-IDMA的指纹系统做了研究。

在国内，陈晓苏等从级联码的思想出发，提出一种新的两用户共谋安全码。王彦等基于二进制随机编码，提出了一种有效的抗合谋攻击的数字指纹编码算法及其相应的跟踪算法。朱岩等提出了一种两层链接结构的指纹方法。Yu等构建了一种面向分组的指纹码，缩短了指纹码长度。李新伟等提出了一种树形指纹编码方案。在新型数字指纹技术方面，林沛等提出了基于OFDM-IDMA的指纹系统。

总体上来讲，目前各种数字指纹技术针对性不强，不能适合大规模互联网传播方式的实际要求。因此，针对网络媒体传播的新特点，亟需在已有的数字指纹技术基础上，研究新的技术，提高数字指纹系统的性能指标，以满足实际应用的要求。以通信技术的角度作为切入点，是当前数字指纹技术发展的方向。

[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.

TP391

A

王旺（1986年1月—），男，湖南省益阳市人；工作单位：广州市龙源环保科技有限公司，职务：总经理助理；毕业学校：澳大利亚卧龙岗大学，学历：硕士研究生，专业：电气工程及通信工程。