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买方-卖方水印协议中的若干安全性问题研究

曾鹏  
【摘要】: 随着多媒体技术的飞速发展和宽带网络的广泛应用,越来越多的多媒体数据可以通过网络进行分发。鉴于数字多媒体数据易于复制和操作的特点,人们迫切需要对多媒体内容的正当使用和分发进行保护。然而在开放的网络环境下,人们逐渐意识到严格防止非法用户的侵权拷贝基本上是不可行的,所以就将主要研究方向集中在如何有效地追查非法拷贝源,数字指纹就是因此而产生的一种新型的数字版权保护技术。在早期数字指纹方案的设计中,人们研究的重点是如何通过对用户信息进行编码而获得合谋安全的指纹代码并且实现相应的跟踪体制。这些方案都假定销售商是可信任的,所以由他们生成带指纹拷贝并将拷贝发送给用户。这种思路的问题在于:因为销售商和用户都拥有该带指纹的拷贝,所以当发现被非法分发的带某用户指纹的拷贝时,将无法确定谁应该对它负责。针对这一问题,人们将不同的密码学技术引入数字指纹来规范销售商和用户之间的交易行为,从而使数字指纹的研究迈上了一个新的台阶,形成了能真正实现版权保护目的的数字指纹协议。 买方-卖方水印协议是基于同态加密方案而构造的一种数字指纹协议,因其简单实用的特点而受到了研究者的广泛关注,并取得了丰硕的研究成果。一般而言,除了上述所谓的用户权利问题之外,一个安全的买方-卖方水印协议还应该考虑诸如盗版跟踪问题、未绑定问题、重复嵌入问题、安全验证问题、合谋问题和匿名性问题等等安全性问题。本文全部工作就是围绕这些安全性问题而展开,研究的目的是针对目前国内外买方-卖方水印协议所存在的缺点和问题,结合密码学、数字水印以及信号分析等理论和技术,设计出一些更加合理、安全和高效的买方-卖方水印协议。本文主要的研究成果概括如下: 1.不需要重复嵌入的买方-卖方水印协议的设计与分析。我们首先介绍了买方-卖方水印协议中关于重复嵌入问题的研究状况,然后基于著名的Lei等人的方案,提出了一个新的不需要重复嵌入的买方-卖方水印协议。在我们的新方案中,销售商只需要在加密域中嵌入一个水印。如果后来销售商在市场上发现某个盗版拷贝的话,她首先可以在加密域中用这个水印作为搜索关键字跟踪到该拷贝的非法分发者,然后销售商可以用这个同样的水印作为不可否认的证据起诉该分发者。我们详细分析了新方案完成的设计目标,并讨论了新方案的一些与具体实现相关的问题。通过与原Lei等人的方案比较表明,新方案不仅保持了原方案的许多优势,而且对重复嵌入问题和未绑定问题提供了合理、有效的解决办法。 2.适用于概率性隐私同态的买方-卖方水印协议的设计与分析。我们深入分析了确定性隐私同态的本质缺点,并指出了两个著名方案中存在的两个问题以及对这两个问题的研究现状。我们随后对这两个方案进行了改进。通过比较表明,我们改进后的新方案不仅去掉了原方案中对确定性隐私同态的限制,而且能够很好的解决原方案中存在的安全验证问题。我们的新方案是目前现有文献中第一个能够同时解决上述两个问题的买方-卖方水印协议。 3.基于零知识水印检测(ZKWD)的买方-卖方水印协议的设计与分析。基于Adelsbach和Sadeghi的ZKWD协议,我们提出了目前为止第一个真正可以以零知识信息泄漏方式解决安全验证问题的买方-卖方水印协议。 4.适用于网络环境的买方-卖方水印协议的设计与分析。我们首先对Frattolillo的水印协议做了详细的分析,指出了其存在的两个严重问题。然后我们基于Frattolillo方案,提出了一个新的面向网络和匿名的买方-卖方水印协议。通过详细的安全性分析和讨论表明,我们的新方案不仅解决了原Frattolillo方案中存在的问题,而且实现了原Frattolillo方案的主要目标,它是一个真正高效的适用于网络环境的买方-卖方水印协议。


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