1

Vannmerking

Et foredrag av Erlend Nilsen og Joakim Blomskøld

Tradisjonell Vannmerking

• Teknologi fra så tidlig som på 1200-tallet.• Kjemisk behandling av papir, bruk av

usynlig blekk, liten skrift og lignende.• Eksempel på tradisjonell vannmerking

finner blant annet i pengesedler, brevpapir og sjekker.

2

Hva er digital vannmerking?

• Digital vannmerking er teknikk for å legge inn informasjon i digitale dokumenter som for eksempel stillbilder, tekst, video eller lyd.

• Denne informasjonen vil som oftest være en signatur som kan benyttes senere for identifisering eller autentisering av det digitale dokumentet.

Bruksområder

• Opphavsrettighetsbeskyttelse• Digital signatur (Autentisering /

Verifisering)• Kopibeskyttelse• Distribusjonsovervåking• Spore unikt opphav for piratkopi• Kodet kommunikasjon• Tids / Steds angivelse / annen info

3

Bruksområder

• Mer enn bare signatur– Vannmerket kan blant annet inneholde

rettighetsidentifikasjon, som viser hva brukeren kan gjøre med et verk. For eksempel kan en rettighet være at man kan sette et fotografi inn i en artikkel. En annen rettighet kan være at fotografiet kan brukes i en innbydelse til et bryllup.

Bruksområder

• Eksempel:

4

Vitenskapelig bakgrunn

• Digital vannmerking krever elementer fra en rekke fagområder:– Signalbehandling– Telekommunikasjon– Kryptografi– Psykofysikk– Juss

To hovedtyper

• Vi har to hovedtyper digital vannmerking med ulik anvendelse:– Synlig– Skjult

5

Synlige vannmerker

• Vannmerket er ment å være synlig slik at det delvis ødelegger det originale dokumentet.

Original Synlig vannmerke

Synlige Vannmerker

• Fordeler med synlige vannmerker er at de er svært lette å gjenkjenne og at de er vanskelige å fjerne. De følger med hvis et bilde skrives ut og eventuelt senere skannes inn, og trenger ikke være nøyaktige på bit-nivå.

• Ulempen er at de forringer dokumentet de legges til.

6

Synlige Vannmerker

• Synlige vannmerker gjør det kommersielt uinteressant å stjele bilder.

• Et eksempel på synlige vannmerker er logoene tv-stasjoner legger oppå bildet. Når NRK viser bilder fra CNN kan alle se CNN-logoen, og det er dermed umulig for dem å påstå opphavsrett på bildene.

Synlige Vannmerker

• Kvalitet mot robusthet– Ønske om at et vannmerket bilde skal ha

både høy kvalitet og være robust– Godt synlig vannmerke går ut over kvaliteten

men er robust– Mindre synlig vannmerke har bedre kvalitet

men er letter å fjerne

7

Skjulte Vannmerker

• Ved reglementær bruk skal ikke brukeren legge merke til at et dokument har et skjult vannmerke.

• Vannmerket må legges til på en måte som gjør at det menneskelige øye eller øret ikke merker forskjellen, men at det allikevel ikke lar seg gjøre å fjerne eller endre det uten å alvorlig forringe kvaliteten.

Skjulte Vannmerker

• Problem: Hvordan bevare et skjult vannmerke etter komprimering.

• Bildekomprimering med kvalitetstap fjerner usynlige ting fra bildet.– Vil medføre at et helt usynlig vannmerke

forsvinner.

8

Skjulte Vannmerker

• Helt usynlig vannmerke må knyttes til fil-formatet.– Dersom bildet lagres i et annet format

forsvinner vannmerket– Kan være ønskelig

Skjulte Vannmerker

• Eksempel:

9

Viktige Egenskaper

• Gjennomsiktighet - Skal ikke, eller i minst mulig grad, være merkbart.

• Robusthet – Evnen til å overleve tilsiktede eller utilsiktede angrep på vannmerket.

• Størrelse – Antall bit vannmerket består av.

• Koding / dekodings algoritmenes effektivitet.

Viktige Egenskaper

• Egenskapene motvirker til dels hverandre.• Større vannmerke = vanskelige å skjule

osv.• Prioritere egenskaper etter bruksområdet.• Robusthet er for eksempel svært viktig for

å bevise eierskap, men ikke like viktig i forbindelse med kodet kommunikasjon.

10

Farer for Vannmerker

• Aktive angrep– Hacker forsøker å fjerne eller endre

vannmerket.– For å slippe unna kopibeskyttelse eller

opphavsrettighetsbeskyttelse.

• Passive angrep– Hacker forsøker å identifisere vannmerket.– For å avlytte kodet kommunikasjon

Farer for Vannmerker

• Utilsiktede angrep– Støy kan gjøre vannmerket ugjenkjennelig.

11

Tiltak mot angrep

• Et vannmerke kan være:– Skjørt

• Designet for å bli ødelagt ved en hver endring. Nyttig til autentiseringsbruk

– Halvskjørt• Designet for å bli ødelagt hvis noen tukler for mye

med det. Eier spesifiserer på forhånd hvor mye et merket bilde kan endres før det ødelegges.

Tiltak mot Angrep

• Et vannmerke kan være:– Robust

• Designet for å motstå forsøk på endre eller fjerne det. Nyttig til for eksempel kopibeskyttelse eller opphavsrettsbeskyttelse.

• Robuste vannmerker er det mest aktive forskningsfeltet. Vanskeligst å oppnå, men også de mest ettertraktede egenskapene.

12

Praktisk eksempel

• Photoshop kan gi bilder et robust vannmerke ved hjelp av teknologi utviklet av Digimarc:

Original Robust vannmerke

Praktisk eksempel

• Tok et utsnitt av bildet, reduserte bildestørrelsen, glattet ut bildet og tegnet mange streker i ulike farger:

FørEtter

13

Praktisk eksempel

• Digimarc klarer fremdeles å finne vannmerket!– Opphavsrettigheter– Unik bilde ID– Produksjonsår

Vannmerkingsteknikker

• Det finnes et utall forskjellige teknikker for å plassere vannmerker i digitale dokumenter. Teknikk velges ut fra medietype og hvilke egenskaper man ønsker av vannmerket.

• Krever en privat nøkkel for koding og en nøkkel, som kan være privat eller offentlig alt etter bruksområdet, til dekoding.

14

15

Fingeravtrykk

• Sporing av unik kopi.• Ved å legge inn et unikt vannmerke i hver

kopi av f.eks en dvd-film kan man identifisere hvilket eksempler en piratkopi er kopiert fra.

• For å kunne spore opp synderen må man i tillegg vite hvem som kjøper eller mottar de forskjellige eksemplarene.

Digital vannmerking i praksis

• CSS er brutt og fungerer ikke lenger som kopibeskyttelse for DVD filmer. Filmindustrien har et ønske om å komme fram til en standard for digital vannmerking av DVD filmer som forhindrer kopiering.

• Mange aktører, vanneskelig å komme fram til en standard.

16

Digital vannmerking i praksis

• Playboy var tidlig ute og merket alle bildene sine med vannmerker som inneholder opphavsrettigheter, kopibeskyttelsesbestemmelser og fotografinitialer.

• Vannmerket kunne fjernes ved å hente et slikt bilde opp i et bildefremvisningsprogram og så ta en skjermdump, for så hente det opp i en fotobehandler (f.eks Photoshop).

Digital vannmerking i praksis

• Musikkbransjen vil i likhet med film- og mykporno bransjen ha et system for vannmerking av digital musikk.

• Secure Digital Music Initiative har sett på teknologi utviklet av Verance for vannmerking av DVD-Audio plater. Audioeksperter klager over at denne vannmerkingen reduserer lydkvaliteten.

17

Problem

• DVD-Audio har MLP komprimering uten kvalitetstap.

• Vannmerket skal ikke kunne høres.

• Psykoakustisk komprimering (brukt i mp3 etc) fjerner lyd som ikke kan høres.

• Hvordan lage et vannmerke som ikke kan høres men som heller ikke fjernes under komprimering?

Audio Vannmerking

• Vannmerket må bli med ved overføring mellom formater. F. Eks cd -> mp3.

• Må ta veldig liten plass.– Ikke mye mer enn 50 bit / s.

18

Audio Vannmerking

• ISRC – Standard vannmerkeformat for lyd– 60 bit. – Inneholder:

• Nasjonskode• Eierkode• Innspillingsår• Serienummer

– Gjentas gjennom hele lydfilen med frekvens alt etter hvor mange bit/s man vil benytte.

• Andre typer: IWRC, ISWC.

Audio Vannmerking

• Det finnes en rekke mer eller mindre kommersielt tilgjengelige programmer for å vannmerke lyd.

• Brukes for kopibeskyttelse, gjenkjenning av opphavsrettighetsbeskyttede verk, royalty (TONO-avgift og lignende) og generell informasjon om innspillingen.

• Eksempel med lyd vannmerket med programmet Audiomark:

19

20

Audio Vannmerking

• Lagdeling– Iblant ønsker man at et medium skal bære

flere vannmerker (like eller forskjellige).– Løsningen blir å legge vannmerkene i ulike

lag slik a de ikke interfererer.– Tillater at nye lag legges til på senere

tidspunkt i distribusjonsprosessen.• F. Eks en radiostasjon legger sitt vannmerke på

en lyd fil / strøm som allerede er merket fra artist.

Steganografi

• Informasjonsskjuling.• Kryptert kommunikasjon.• Et program som mp3stego lar deg gjemme

informasjon i en mp3-fil.• Fordel ovenfor vanlig kryptering i at det

ikke vekker oppsikt og kan derfor sendes åpent eller legges ut på web.

21

Steganografi

• Store saker i amerikanske medier om hvordan terrorister kommuniserer og planlegger terrorhandlinger gjennom vannmerkede bilder på populære nettsteder som for eksempel ebay eller amazon.

• Sant?– Flere store søk på denne typen nettsider har

ikke funnet noe bevis for slik kommunikasjon.

Steganografi

• Verktøy for legge inn skjulte budskaper i dokumenter:– Jsteg, Jhide, Outguess - Jpg– Hide and Seek – Gif– S-Tools4 – bmp, wav og gif.– Stego – pict (Mac)

• Verktøy for å oppdage steganografi:– Stegdetect, securestego, STELLA.

22

Steganografi

• Steganografi går dårlig hjem hos myndigheter, spesielt hos USA og totalitære regimer.

• Måtene å detektere bruken av skjult data i et bilde kan være alt fra sist endret (dato/størrelse) til mer sofistikerte teknikker som å lete gjennom fargepaletten etter par som er urimelig nære hverandre.

Steganografi

• Svakheter ved steganografi:– Vet ikke om man er blitt avlyttet.– Små meldinger:

• 2 kB i en 10kB .jpg-fil.• 600 Byte i en 10 kB lydfil.

23

Steganografi

• Informasjonsskjuling i tekstdokumenter.– Formateringen av dokumentet brukes til å

skjule data. – Et antall mellomrom legges til etter en setning

og representerer en kode.– Formatering av lister, tabeller og lignende

kan bety mer enn den rene teksten.