（计算机系统结构专业论文）数字作品版权法律公证模型研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着计算机网络技术的飞速发展，数字作品正逐渐取代传统媒体服务，但数字 作品易修改、易复制的特点使得版权纠纷层出不穷，对数字作品版权保护的研究追 在眉睫。如何凭借技术手段提供有效的法律凭证，解决数字作品版权法律公证问题 已成为数字作品版权研究领域中颇具挑战性的重要课题之一。 在充分分析了现有数字作品版权保护技术韵基础之上，给出了数字作品版权法 律公证模型d c l n m ( d i g i t a lc o p y r i g h tl e g a ln o t a r i z a t i o nm o d e l ) 的设计原理和总 体架构，并论述了模型中比较重要的版权注册机制和版权认证机制。 d c l n m 采用公钥基础设施p k i ( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ) 中的相关机制，为 数字作品提供加盖时间戳、签署数字签名、随机产生认证令牌、颁发数字证书并分 发密钥等服务，并借助数字水印将这些版权信息嵌入数字作品中。 为了使该模型能够在法律上进行公证，引入第三方权威机构时间戳中心t s a ( t i m e s t a m p i n ga u t h o r i t y ) 以及认证中心c a ( c e r t i f i c a t i o na u t h o r i t y ) 进行相关 版权注册以及认证等功能。其中，t s a 提供时间戳服务，用于解决逆镶嵌水印攻击 引起的无法仲裁的版权纠纷。c a 则主要提供版权注册以及认证服务，来提高 d c l n m 的安全性和实用性。一旦产生版权纠纷，则可以在第三方权威机构认证数 字作品与用户的关系以及提供进一步的服务。 d c l n m 的设计保证了数字作品的真实性、完整性、安全性以及法律可追究性， 当发生版权纠纷时，版权所有者可以提取数字作品中嵌入的数字水印、数字签名以 及认证令牌等版权信息，作为法律凭证保障版权所有者的合法权益。 关键词：数字水印，数字作品版权保护，公钥基础设施，时间戳，数字证书，数字 签名 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = ；= ；= = = = = = = = ；= = = 一! a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y d i g i t a lw o r k s r e p l a c e s t r a d i t i o n a lm e d i as e r v i c e s g r a d u a l l y s i n c e t h e d i g i t a l w o r k sc a nb e m o d i f i e da n dc o p i e de a s i l y ，al o to fc o p y r i g h tt r o u b l ec a m ei n t ob e i n g h o wt ou s e t e c h n i q u et op r o v i d es o m ej u r i d i c a le v i d e n c ea n ds o l v et h ed i g i t a lc o p y r i g h tl e g a l n o t a r i z a t i o nh a sb e c o m eo n eo ft h em o s ts i g n i f i c a n ta n dc h a t l e n g i n gp r o b l e m si n t h ea r e ao fd i g i t a lc o p y r i g h t d i g i t a lw a t e r m a r k i n gs c h e m e sh o w e v e r , a r e t h r e a t e n e db yc o u n t e r f e i ta t t a c k s ， w h i c h p r i m a r i l y u s et h ef r e e d o ma v a i l a b l ei nt h ec h o i c eo f s i g n a t u r e o r w a t e r m a r k i n gm e t h o d t h et r a d i t i o n a lc r y p t o g r a p h ym e t h o dd i d n o tw o r kw e l li n c o p y r i g h tp r o t e c t i o n t o o d c l n m ( d i g i t a lc o p y r i g h tl e g a ln o t a r i z a t i o nm o d e l ) w a s p r e s e n t e d o n c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s o f d i g i t a lc o p y r i g h tp r o t e c tt e c h n i q u e s d i g i t a lw a t e r m a r k i n gi st h ec o r eo f t h i sm o d e l 。a n dp k i ( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ) a n dt r u s t e dt h i r dp a r t ya r ea l s ou s e di nt h i sm o d e l t i m e s t a m p i n gm e c h a n i s m a n dd i g i t a lc e r t i f i c a t eo fp k iw a , su s e dt oi m p r o v e t h es e c u n t ya n da v a i l a b i l i t yo fd c l n m t i m es t a m p i n gm e c h a n i s mw a su s e dt o r e s i s ti n t e r p r e t a t i o na t t a c k 。a n dc r y p t o g r a p h ym e t h o dc a nb eu s e dt oa s s u r et h e s e c u d t ya n dt r a c e a b i l i t yo ft h i sm o d e l t h et r u s tt h i r dp a r t yw a st h ek e yp a r ti nd c l n m ，i tc a ns u p p l yt h es e r v i c e so f n o t a r i z a t i o n ，r e g i s t r a t i o n a n dt i m e st a m p i n g c e r t i f i c a t i o na u t h o r i t ya n dt i m e s t a m p i n ga u t h o r i t y a t et r u s tt h i r dp a r t i e si nd c l n m 。 t h et r u s t e dt h i r dp a r t yi sa b l et og u a r a n t e et h er e g i s t r a t i o na n dn o t a r i z a t i o n m e c h a n i s m s w h i c h a t eb a s e do n p r i v a t e k e yc r y p t o s y s t e m s o r p u b l i c k e y c r y p t o s y s t e m s t h e t r u s t e dt h i r d p a r t y n o n r e p u d i a t i o nt o k e n s ，d i g i t a ls i g n a t u r e s u p p l i e s t h es e r v i c e so ft i m e - s t a m p i n g ， a n d d i g i t a lw a t e r m a r k i n g ，e t c 1 1 华中科技大学硕士学位论文 o n c et h eu n a u t h o r i z e da c c e s sh a p p e n s w ec o u l de a s i l yo b t a i nt h ee v i d e n c e s s ot h a t c o r r e s p o n d i n gl e g a la g e n c i e s c a n a c c e p t t h e m b ym e a n s o ft h e s e m e c h a n i s m s k e yw o r d s ：d i g i t a lw a t e r m a r k i n g ，d i g i t a lc o p y r i g h t p r o t e c t i o n ，p u b l i ck e y i n f r a s t r u c t u r e ，t i m es t a m p i n g ，d i g i t a lc e r t i f i c a t e ，d i g i t a ls i g n a t u r e i l l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：胡毂 日期：彻垆年，月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密囱。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 日期：聊争年r 瑚赦 月7 日 指导教师签名：7 渺 日期：6 舻4 年r 月7 日 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 数字作品引发版权问题的争论 乍品数字化是将文字、数值、图像等表现形式的作品通过计算机转换成机器识 别的二进制编码技术【1 】。 伴随着数字技术和网络化的发展，快捷廉价的数字传输手段在为无数商家带来 机遇的同时，也提出了新的挑战数字作品的侵权、盗版和随意篡改。当位作 者耗费心血创造了件数字作品，非法使用者可以很方便的得到与原作一模一样的 拷贝，并可任意进行伪造和篡改。数字作品的版权保护受到了严峻的挑战与考验， 任何没有得到授权的非法拷贝都可以实现媒体信息的完全复制。同时由于数字作品 可以通过计算机网络进行快速传播，使得大规模的侵权盗版成为可能。 1 1 1 数字作品的发行权与出租权 美国版权法对于发行权的定义是：通过出售或所有权转移的其它方式，或者通 过出租或出借，向公众发行版权作品的复制件或录音制品的权利r 】。由此可见，美 国版权法认为出租是发行版权作品的一种方式。 世界知识产权组织w i p o ( w o r l di n t e l l e c t u a lp r o p e r t yo r g a n i z a t i o n ) 条约则 将发行权与出租权分别列出。该条约第6 条对于发行权的定义是：文学和艺术作品 作者享有通过销售或其它所有权转让的形式向公众提供其作品原件和复制件的专有 权利叽在这个定义中，出租既没有被列举为发行的一种方式，也不属于“其它所 有权转让的形式”。因此，w i p o 条约中，发行权与出租权是两项相互独立的权利， 出租不是发行的一种方式，出租权也不是发行权下的一个分项。 1 1 2 数字作品的传输与复制权 复制权是指复制原件的权利。复制权作为版权保护的基础，通过控制作品的复 华中科技大学硕士学位论文 制，版权所有者能够控制随后的多种使用行为【4 l 。复制行为可分为以下两种： ( 1 ) 一般复制行为：网络与数字传输的结合，使得复制已脱离传统的物质存 在形式。数字传输的无限复制性及开放性，使得受保护的作品一旦进入网络空间， 复制就无处不在 5 】。这种新的复制无论在质量还是在数量上都难以如传统的复制那 样得到控制。 ( 2 ) 临时复制行为：在数字传输引发的复制中，许多作品并未复制在磁盘上， 而是在随机存储器r a m ( r a n d o ma c c e s sm e m o r y ) 暂存，甚至只是在电子系统 的j f 常使用过程中产生的附带的或瞬间的复制件。这种“临时复制”是否应归入传 统的“复制”概念中，成为问题争论的焦点。 总而言之，数字传输既不能完全排除在复制权之外也不能为复制权所完全覆盖 【6 1 。这就是数字传输与传统版权体系中具体权利“似是而非”的表现之一。 1 1 3 数字传输中的权利重合 根据1 9 9 5 年美国白皮书和1 9 9 6 年底世界知识产权组织的两个新条约，数字作 品的传输至少涉及版权人的复制权、发行权、公开表演权和公开传播权【7 1 。这也就 是说，数字作品的传输是一个涉及多种权利重合的行为。 数字作品传输与传统版权保护中权利“分立”之间的矛盾是不可避免的刚，“权 利重合”现象就是这种矛盾的反映。 诚然，应当避免迭网络传输的发展降低版权保护水平，造成“保护不足”，但是， 同样应当避免因急于料网络传输纳入版权保护体系，造成“权利重合”和“过度保 护”。实际上，“过度保护”与“保护不足”一样，都会窒息创作，走向版权保护的 反面【9 】a 版权法的目的是促进作品的创作和传播，让公众从作者的智力劳动中获益，版 权法所赋予的“垄断的特权”必须最终服务于社会。因此，不仅版权保护制度是必 需的，合理使用数字作品的制度亦是不可缺少的。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 国内外数字作品版权法律公证发展状况 数字作品版权法律公证研究是近几年兴起的一项交叉和边缘的研究领域。它要 求将数字作耳，版权技术与法律有机地结合在一起，既在技术上保护数字作品的版权， 同时要求在法律上也要有相关版权制度作为支持。当发生版权纠纷时，使用技术手 段可以提供有效的法律凭证，从而解决数字作品所有权的法律公证问题。 我国目前已经有一些版权专家和技术专家以极大的热情投入这个不断出现新情 况和新问题的研究领域的工作中，并且作出了可贵的贡献。他们对数字作品的版权 问题的研究，做到了一定广度和一定深度的较好结合。国际舨权领域所讨论的大多 数问题在我国都进行了相应的研究，如数字作品版权保护的技术手段、加强版权人 专有权和权利管理制度、对美国白皮书的评论、计算机网络的在线服务提供商的版 权责任问题等。 但总体来说，目前我国数字化程度较低，缺乏研究理论所必须的强有力的技术 支持，我国的版权法也尚须结合实际需要进行修改。这种客观状况导致数字作品的 版权问题尚未提到政府和立法机关的议事日程上来，这方面的理论研究以及技术支 持仪仅处于起步阶段。 然而，即使在发达国家，数字化进程以及版权领域开展研究的程度也是参差不 齐的： ( 1 )日本的信息产业能力较强，但是由于缺乏日文信息处理软件，数字化普 及程度较低。 ( 2 ) 版权文化历史悠久的法国。也并不象美国那样热衷于讨论数字化问题， 因此数字作品版权领域的研究迸展不如美国。 ( 3 ) 在数字技术最发达、最早提出数字作品版权问题的美国，由于数字技术 的发展正处于不断上升的阶段，相应的数字作品版权市场也正在形成过程中，新的 数字作品版权问题层出不穷。 因此，当务之急就是顺应时代潮流，进一步深入研究数字作品版权法律公证相 关问题。一方面在国际版权领域提出反映和代表发展中国家的利益要求的理论观点， 另一方面则应结合具体国情大力发展数字作品版权法律公证技术研究。 华中科技大学硕士学位论文 1 3 本课题研究的意义、内容及目的 1 3 1 本课题研究的意义 与发达国家相比，我国数字版权保护技术发展还处于起步阶段，发展程度还很 低。虽然国内有些企业和单位开发出了一些较高水平的版权保护软件，但是我国整 体水平落后的局面并未因此而改变。而发达国家早在七十年代中期就开始对数字技 术的先道计算机软件技术及其版权问题展丌i 研究，至今已经积累了较强的技术 和经济优势，在国际版权领域拥有较高的发言权和决定权。 因此，一方面不能盲目追求高水平的版权保护，同时也不能照搬国外现成的做 法。我国必须要有适合具体国情的数字版权保护技术以及相关法律，数字作品版权 法律公证研究迫在眉睫。 1 3 2 本课题研究的内容 本课题将围绕数字水印在版权认证上的法律公证问题展开如下研究： ( 1 ) 构建一个数字版权法律公证模型，以数字水印为基本技术手段，在数字 作品中嵌入版权信息。 ( 2 ) 借鉴公钥基础设施p k i ( p u b l i ck e yi n f r a s t r u c t u r e ) 中的时间戳机制和 以数字证书为核心的加密技术等完善模型的安全性和实用性。 ( 3 ) 为了使该模型能够在法律上进行公证，引入值得信任的第三方权威机构 提供版权注册以及认证服务。 一旦产生版权纠纷，只需在第三方权威机构对数字作品进行认证，就可以取锝 法律凭证，最终以法律手段保护数字版权奢 1 3 2 本课题研究的目的 从技术上说，在网络环境下数字版权相关问题与传统密码学的认证和鉴别问题 相比，既有密切联系，又有重大的区别，它几乎综合了传统密码学各个方面的内容。 而近年来兴起的数字水印技术也为版权保护提供了新的思路。 4 华中科技大学硕士学位论文 本课题研究的目的如下： ( 1 ) 使数字作品可以抵挡对于数字水印的各种攻击，保证数字作品的安全性 和真实性，保障版权所有者的合法权益。 ( 2 )当发生版权纠纷的时候，可以提供有效可靠的法律凭证，从而对非法传 播者给予相应的法律制裁。 华中科技大学硕士学位论文 2 数字作品版权保护的技术手段和法制环境 针对不同的数字作品的特性，版权保护也应采取不同的方式和技术手段。本章 卣先对三种不同数字作品的表现形式及其特性进行分析，接下来讨论数字作品版权 保护的几神技术手段以及各自的特点，最后分析现有的法制环境下知识产权保护的 新特性，提出数字作品版权保护所引发的法律公证问题。 2 1 数字作品版权保护的对象 2 1 1 电子出版物 电子出版物是指以数字编码方式将图、文、声像等信息存储在光、电、磁介质 上，通过专用设备阅读，并可复制发行的一种大众读物1 10 1 。电子出版物可分为两种： ( 1 ) 物化形态的计算机磁带、软盘、只读光盘等； ( 2 ) 非物化形态的网络出版物，如网上电子期刊等。 电子出版物自六十年代问世起便飞速发展，大有取代传统出版物之势。它一方 面促进了信息的传播与交流，另一方面又便利了侵犯版权行为的发生，增加了版权 保护的难度。 、 2 1 2 数据库作品 数据库指在计算机中以特定的格式储存在一起、相互有关联的电子数据集合 ：1 1 】。在社会生活中，从火车时刻表、电话号码簿、电视节目预告表到各种各样的百 科全书都可以是数据库的具体表现形式。而新兴的种类繁多的网络数据库，如卫星 技术信息库、法律法规数据库、网络辞海等更是数据库与高科技相结合的应用形式。 数据库的法律保护一直是世界性的难题，究其原因主要有以下几个方面： ( 1 ) 根据传统立法，到目前为止还没有一个完全适用的概念能够包含数据库 特定的属性。 6 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 由于信息技术和互联网的广泛应用使得信息的存储、复制和交换成本变 得十分低廉。 这使得一方面数据库的使用者享受着方便、快捷、全面的信息服务，一方面数 据的收集、发布者付出的劳动却得不到法律上的保护。在此背景下，数据库的版权 保护成了立法和司法都亟待解决的问题。 2 1 3 计算机软件 计算机软件是指计算机程序及其有关文档，大多数国家都将计算机软件作为文 字作品纳入著作权法保护体系1 2 】。计算机软件具有自身的特点： ( 1 ) 它是人类脑力劳动的智慧成果。计算机软件的产生，凝聚了开发者的大 量时间与精力，是人脑周密逻辑性的产物。 ( 2 ) 它具有极高的价值。优秀的计算机软件必然具有极高的社会价值和经济 价值，它能应用予社会的各个领域，而且还能促进软件产业的发展，并取得良好的 经济效益。 ( 3 ) 它具有易复制、易改编的特点，往往成为不法分子盗版和篡改利用的对 级。 2 2 数字版权保护的技术手段 各国和国际闻的立法都承认数字化环境下仍存在数字作品的合理使用，并且规 定在复制和传输数字作品时还应确保其完整性、真实性，防止被非法删除或篡改， 尤其要保持作者版权标示的完整性，以免侵犯作者的版权。目前进行数字作品版权 保护可利用的技术手段主要有密码技术、数字水印和数字指纹，其中数字水印和数 字指纹都属于信息隐藏中的版权标记技术n 3 l 。 2 2 1 密码技术 如果将一个数字作品版权保护系统划分为版权信息的嵌入和版权信息的鉴别这 两个主要部分，很明显，这与密码技术中的签名嵌入和身份识别等问题都存在一定 华中科技大学硕士学位论文 的相似性。一种方案是由版权所有者对数字作品进行签名，然后把数字作品和签名 一同加密，之后出售密文和密钥f 1 4 】。 但是，从商业角度来看，密码技术所能提供的保护其实是很有限的，或者说是 4 i 完全的，因为用户仅仅通过解密和删除签名就可以得到一模一样的原始作品，当 然也可以对它重新签名加密并再次出售。事实上，这类方案的作用仅仅是使诚实的 用户保持诚实1 5 】，这也正是许多软件尽管使用了注册码之类的技术但仍然无法杜绝 盗版的原因。 虽然单纯密码技术的使用无法很好地解决数字作品版权保护的全部问题，但在 版权标记系统的设计中仍然可以利用和借鉴许多成熟的密码技术和理论来完善它的 安全性和实用性。 数字作品版权保护系统设计中有一个原则：在任何情况下都不艟允许用户获得 真正的原始数字作品【1 6 】，换句话说，被嵌入的版权信息必须与原数字作品紧密结合。 但另一方面，一件数字作品，无论它是文章、图片还是音乐，都必须被用户所使用 i 能够体现出其价值，版权保护系统仍然要保证用户对数字作品的正常使用。 由此可知，版权保护系统提供给用户的应该是一件包含有版权信息，但在功能 和使用上却并无影响的新的数字作品。 2 2 2 数字水印 数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入数字作品中，但不 影响原内容的价值和使用，并且不会被人感知或注意到。水印信息可以是作者的序 列号、公司标志、有特殊意义的文本等，可用来识别文件、图像或音乐制品的来源、 版本、原作者、拥有者、发行人、以及合法使用人对数字产品的所有权。 与密码技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但它可以判别对 象是否受到保护、监视被保护数据的传播、鉴别数据真伪和非法拷贝、解决版权纠 纷并为相关法律机构提供一些证据。 在绝大多数情况下，要求添加的信息是不可感知的。但在某些使用可见数字水 印的场合，版权保护标志要求是可见的，并希望攻击者在不破坏数据本身质量的前 提下无法去掉水印。数字水印为计算机网络上的数字作品版权保护等问题提供了一 华中科技大学硕士学位论文 个潜在的有效解决方法，但是仅依靠数字水印技术还不能达到版权保护的目的。 2 2 3 数字指纹 数字指纹技术是对需要加密的数字作品用h a s h 算法进行运算后得到一个无逻 辑意义的序列码，并将其嵌入数字作品中的技术【1 7 】。不同的数字作品对应的序列码 是不一样的，这就使得版权所有者能够根据盗版拷贝中的序列码来确定是哪些用户 违背了许可协议。 数字指纹与数字水印的区别在于：数字水印是在数字产品中加入标识，表示数 字产品的所有者，当发生版权纠纷时可以据此确定数字产品的原始作者。而数字指 纹则侧重于对所售出的每一份拷贝的跟踪，如果发现非法复制的数字作品，可以根 据其中的数字指纹指认出是由哪一个用户进行的非法复制。 数字指纹技术通常有两种嵌入方式【1 8 】： ( 1 ) 在数字作品中的一些特定位置选取位元数值，作为识别个别数字作品的 索引。 ( 2 ) 在数字作品的特定位置，加入某些位元数值，用以区分其他同类数字作 品。 一般来说，应用于数字作品版权保护的数字指纹采用的是第二种方式。数字指 纹不能防止数字作品被非法拷贝销售，而只着重追踪鉴别非法盗版者。数字作品版 权所有者通过指纹编码为每个用户购买的作品拷贝嵌入唯一的数字指纹，并将售出 拷贝中的指纹存入相关的数据库。这样，当盗版数字作品出现时，版权所有者可以 根据该数字作品中提取出的指纹与数据库中的指纹匹配来确定非法用户。 2 3 数字作品版权保护法律公证问题 值得一提的是，技术手段对于数字作品的版权保护是必要的，但并不是充分的。 虽然不同的国际公约和不同国家版权法定义的版权保护期长度不尽相同，但对于计 算机和网络软硬件技术的发展来说都是相当长的。因此，无论采用何种技术对数字 作品的版权进行保护，都必须考虑到这种保护技术有可能受到几十年后技术的攻击。 华中科技大学硕士学位论文 对于数字作品版权保护来说，技术上的保护并不是万能的，需要不断的改进和创新， 技术手段更需要与已有的法律和管理体系相结合才能够更好地发挥其作用。 与传统作品相比，原有的法律法规应用于数字作品时存在一定的局限性，数字 作品有其新特性： ( 1 ) 传统作品数字化，实际上是将浚作品以数字代码形式固定在磁盘或光盘 等有形载体上，这一过程改变的只是作品的表现和固定形式，而对作品的“独仓i 性” 和。可复制性”不产生任何影响1 1 钔。因此，作品的表现形式应当包括数字代码形式， 数字化后作品版权仍由原版权人享有，版权的各项权利内容，也同样适用于数字作 品的版权。 ( 2 ) 在网络环境下，作品被使用的方式主要体现为网络传播方式，这样版权 人就应当享有以该种方式使用以及许可他人使用，并由此获得报酬的权利。因而未 经许可上传他人作品、不付报酬的行为，则侵犯了他人的版权。 ( 3 ) 法律是保证数字作品真实性和可靠性最有力的武器，如果没有相关的法 律作为保护知识产权的坚强后盾，即使在技术上可以判别有盗版活动的发生，也无 法对盗版者依法做出惩处。数字作品版权公证还需要法制环境的加强。这样，在解 决层出不穷的版权纠纷时才有法可依。 一旦法律滞后于技术的发展会带来恶性循环。一方面是公司剥夺了个人的权利， 一方面则是个人又可以通过数字技术蔑视公司对数字作品的版权。当侵犯版权行为 发生时，如何在法律上对盗版者作出公正的判决，有哪些证据可以作为法律凭证等， 这些有关数字作品所有权的法律公证问题有待进一步的研究并加以规范。 2 4 小缩 本章主要讨论了数字作品版权保护的几种技术手段以及各自的特点。传统密码 技术可以满足版权保护一定的要求，但单纯的密码技术无法很好地解决数字作品版 权保护的全部问题，嵌入作品的签名信息可以很容易的被删除。而数字水印技术虽 然不能阻止盗版活动的发生，但它可以判别对象是否受到保护、监视被保护数据的 传播、鉴别数字作品的真伪以及解决版权纠纷，并为相关法律机构提供一些证据。 数字指纹则是针对于所售出的每份拷贝进行跟踪，如果发现非法复制的数字作品， l o 华中科技大学硕士学位论文 则可根据其中的数字指纹指认是由哪一个用户进行的非法复制。 然而，仪依靠技术手段还远远不能达到保护的目的，技术手段更需要与已有的 法律和管理体系相结合爿能够更好地发挥其作用。 本章最后削述了出于数字作品具有不周于传统作品的新特性，而引发数字版权 保护的一系列法律公证问题。 华中科技大学硕士学位论文 3 数字水印技术的版权保护应用研究 把数弘作圳扳权保护的行1 = i i i 技术r 段h 数，水i = i j 技术jl n 附占晴婴f j 地位。 小章主要分析和硎，究数字水印技术谯版权保护应 j i 。的一系列问题。首先讨论数字 水l = i j | j | j l 沃入及抛墩帧盟。然历报据版权f i 护1 1 1 i 恒川埘水e lj 的篮求以! 分j j j i ，上i 矗 历对数字1 1 ；i l 的版年义保护应川，i 倍林水e ij 年i i 易碎水印所起的作川进行分析弄i 比较。 3 1 数字水印嵌入及提取模型 在纸张水印被发明7 0 0 年以后，一个类似的概念被应用于数字作品中，称为数 字水e l i 2 0 1 。随着数字作品提供者和版权所有者对保护、跟踪、监视数字作品有效手 段的需求越来越迫切，数字水印领域的研究在全世界迅速展开。 数字水印就是利用人类视频系统h v s ( h u m a nv i d e os y s t e m ) 和人类音频系 统h a s ( h u m a n a u d i os y s t e m ) 的冗余特性，往数字作品( 如图像、声音、视频 信几i 等) 中添a 某些数字信息以达到版权保护等作用。添加的这些信息并不影响原 数据的视听效果，并可以部分或全部恢复出荆”j 。 通用数字水印系统主要包括一个嵌入过程和一个提取，检测过程。在嵌入过程 中，版权所有者利用嵌入密钥将水印添加到数字作品中，并生成水印作品。水印作 品在分发传播过程中有可能被攻击者截获并进行处理和破坏。提取，检测过程利用检 测密钥从可能经过处理的水印作品中提取出水印或作出该作品中是否存在水印的判 断。水印嵌入模型和水印提取，检测模型分别如图3 1 和图3 2 所示l z “。 图3 1 水印嵌入模型 圈 一 一墨 华中科技大学硕士学位论文 图32 水印提取i 检测模型 3 2 数字水印在数字版权保护中的应用特征 数字水印解决的是数字作品版权保护中设置标记识别的问题，其工作原理就是 通过嵌入不可感知的信息到声音和视频等数字信息中，来确认版权所有者，并检测 和跟踪侵权行为。不同的应用对数字水印要求也不尽相同，一般来说，数字水印主 要的性能参数有： ( 1 ) 鲁棒性( r o b u s t n e s s ) 鲁棒性有两层含义：一是抗攻击性。数字水印应具有一定的安全性，能抵抗各 种蓄意的攻击，不能被第三方通过共谋攻击等手段破坏水印，同时也要防止水印被 其他人复制或伪造。二是抗干扰性。数字水印应该能够抵抗一般的数字信号处理， 并继续保持较好的可检测性。常见的处理包括图像处理和噪音干扰。 在经过一系列处理操作后，鲁棒的水印应仍能从嵌入水印的数字作品中提取出 来，或者能被证明其存在于数字作品中。但目前为止，还没有能够经受各种处理并 能很好的保持可检测性的水印技术，绝大多数水印技术只能在某些情况下保持较好 的鲁棒性【2 3 】。 ( 2 ) 安全性( s e c u r i t y ) 水印的安全性是指水印抵御敬手攻击的能力。在数字作品中嵌入安全的水印后， 水印并不因数字作品格式转换而丢失，且未经授权者不能检测出水印。 ( 3 ) 不可感知性( i m p e r c e p t i b l e ) 不町感知性是指嵌入的水印信息不会引起数字作品质量下降，同时用户也不能 察觉因嵌入水印而导致数字作品所发生的变化f 2 引。这主要是利用人的听觉和视觉对 华中科技大学硕士学位论文 图像、音频、视频信号的冗余度来实现的。 ( 4 ) 可验证性( v e r i f i c a t i o n ) 数字水印应该能够由公证机构来验证，当因作品版权问题而发生争执时，通过 提取作品中的水印信息可以提供完全和可靠的证据，确定作品的版权归属。 ( 5 ) 复杂性( c o r n p l e x i t y ) 复杂性是指实现嵌入和提取水印算法所需要的时间复杂度和空间复杂度，以及 住提取水印的过程中是否需要原数字作品的存在。在某些应用场合( 如视频水印) 下，甚至要求水印算法的实现能够满足实时性的要求。 ( 6 ) 水印容量( c a p a c i t y ) 水印容量一方面指可嵌入信息量的多少，另一方面也指能否在同一个数字作品 中同时嵌入多个水印。它与鲁棒性是一对矛盾：水印的容量越大，其鲁棒性就越低； 即容量的加大会引超鲁棒性的下降【2 5 1 。 ( 7 ) 可逆性( i n v e r t i b i l i t y ) 可逆性是指原数字作品能从嵌入数字水印的数字作品中恢复出来。 数字水印的i f l 的不是限制或者控制数据的获取，而是确保水印能总是不受侵犯 并可一| ；f 砭复地留在数据中。当侵权行为发生时，版权所有者可以从数字作品中提取他 所嵌入的水印信息，从而确认数字作品的所有权。 尽管至今还没有形成数字水印的最终技术标准，但已经明确了用于版权保护的 数字水印必须满足的一些基本条件：隐藏于数字作品中且不可感知：水印应该具有 可追踪性；不必获取完整数据，仅从数据流中即可检测到数字水印；可以标记“未 曾复制”、“只可复制一次”、“不能再复制”等复制信息；漏检概率低：对于常用的 信号处理过程具有鲁棒性；水印内容的设计必须合理；必须使用成熟的技术嵌入或 者检测水印等。 为了使水印技术能有效地应用于版权保护中，还要区分不同的应用情况，对水 印技术给出不同的要求。一般来说，版权保护中采用水印技术的情形，包括如下几 种： ( 1 ) 采用可见水印的数字作品版权标记。 这利t 情况下，嵌入数字作品的标记是肉眼可见的，但并不妨碍该数字作品的使 4 华中科技大学硕士学位论文 用。版权标记的可见性是为了给数字作品做广告，从而容易保护数字作品的版权。 此外，可见水日j 还可标明作品原始的版权所有者。这种情况下，要求嵌入的水e 是 可见的、鲁棒的、安全的且可以验证的。 ( 2 ) 用作数据鉴别的数字版权。 这利i 情况可设想为记者j t j 数码船机拍摄幽像的情形。在使月j 这些图像前，新闻 机构需要核实这些图像在拍摄后有没有修改和编辑过，为了以后能够验证，需要在 拍掇时嵌入不可见水印。如果水印存在，表明该图像在拍摄后没有变动过。这种情 况要求，嵌入数字作品的水印对肉眼来说是不可见的，数字作品的任何变动都会引 起水印的变化。 ( 3 ) 未授权拷贝。 销售者关心的是：购买者是否会免费分发所购买的作品。因为如果这样的事情 发生，就会降低销售者的版权收入。为解决这个问题，每份资料上都需要首先嵌入 销售者的水印，再用w e bc r a w l e r 工具搜索包含销售者水印的文档，就可能检测出 未授权分发的文档。这种情况要求水印应该是不可感知、鲁棒性好、并且能快速的 从数字作品中提取出来。 ( 4 ) 所有权证明。 所有者关心的是：是否有人在未付版费的情况下，编辑和发行自己的作品。这 种情况下，对数字作品中水印的检测，就是为了证明销售者和有该作品发行权或所 有权。这种情况下，除了要求鲁棒性和可逆性外，还可能需要混合使用多种水印方 案，以保证水印的鲁棒性。在该应用中，检测水印的速度并不重要。 ( 5 ) 侵权者的鉴别。 除了所有权证明之外，版权所有者还可能希望知道谁在非法分发自己的数字作 6 。为此，在分发时嵌入不可见水印，以标明该作品卖给了谁。旦提取出水印， 就能够揭示未授权使用的购买者身份。销售者可以终止和这样的购买者的业务往来， 以避免带来风险。这种情况下的水即，需要更多约束。比如，能处理多个不同水印 嵌入的问题，以阻止购买者嵌入一个或多个假冒标记，使得销售者无法分辨出盗用 者的真实身份。 综上所述，根据数字水印在版权保护不同方面的应用，其技术要求也不尽相同， 华中科技大学硕士学位论文 在某些版权应用中，数字水印的鲁棒性是最重要的，而在某些应用中，数字水印的 提墩速度是最为重要的。 数字水印版权保扫、应用技术要求比较如表3 1 所示。 戒31数字水印版权保护应川搜术要求比较 数字水印的鹿川鲁棒性交全性 不可感知性可验证性复杂性 可见版权标记拯强弱 强弱 数 _ i f 箍枷弱弱坝较弱较弱 术授权拷贝啦l删 啦i删删 所有权证明强较强 强强弱 侵权者鉴别 强强强较强弱 3 3 数字水印攻击分析 版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。由于数字作品的拷贝、修改非 常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以版权所有者不得不采用一些严重损害 作品质量的办法来加上版权标志，但是这种明显可见的标志很容易被篡改。面向版 权保护的水印技术是一个具有相当难度的研究领域，到目前为止，还没有个算法 能够抵挡攻击者的任意进攻。以下给出几种典型的数字水印攻击方式，他们选取的 进攻角度和方式各不相同。 3 3 1 鲁棒性攻击 鲁棒性攻击是指攻击者在不损害数字作品使用价值的前提下减弱、移去或破坏 水印。还有一种可能性是面向算法分析的，这种方法针对具体的水印插入和检测算 法的弱点来实现攻击。比如多拷贝联合攻击，攻击者可以找到嵌入不同水印的同一 原始图像的多个版本，产生一个新的图像。大部分情况下只要简单的平均一下，就 可以有效的逼进原始图像，消除水印。这种攻击方法的基础就是认识到大部分现有 算法不能有效地抵御多拷贝联合攻击。剑桥大学的f b i e n 博士等设计了s t i r m a r k 攻 击方案，它以几乎注意不到的轻微程度对图像进行拉伸、剪切、旋转等几何操作进 华中科技大学硕士学位论文 行几何攻击，也可以对图像进行重采样攻击，即通过打印扫描过程引入定的误差。 最终对所有地采样点引入小的光滑分布的误差，这是效仿非线性模一数转换的缺点 所进行的攻击 2 计。 3 3 2 表示攻击 这i 4 t 攻击并不定要移去水印，它的目标是对数据作一定的操作和处理，使得 检测器不能检测到水印的存在。一个典型的例子是用这种方法愚弄i n t e r n e t 上的自 动侵权探测器w e bc r a w l e r 。这个探测器自动在网上下载图片，然后根据水印检测 有无侵权行为。它的一个弱点是当图像尺寸较小时，会认为图像太小，不可能包含 水印。那么可以先把水印图像分割，使每- - + 块图像的尺寸，j 、于w e b c r a w l e r 要求 的尺寸下限，再采用合适的h t m l 标记把小图像重组在w e b 页中( 2 扪。这种攻击方 法一点也不改变图像的质量，但由于w e bc r a w l e r 看到的只是单个的小图像，所必 它无法检测到水印的存在。 3 3 3 逆镶嵌水印攻击 这是由美国i b m 公司的水印技术研究小组针对可逆水印算法而提出来的一 水印攻击方案，因而也称之为l b m 水印攻击方案。 逆镶嵌水印攻击属于协议层的攻击1 2 鼬。这种攻击是针对需要原始数字作品的一 裁阶段设计的。当对水印进行仲裁时，仲裁者根据待仲裁作品与原作品的差别来 水印进行仲裁。其基本思路为：设原始数字作品为i ，加入水印w 的数字作品 i k l + w ，然后将i 向公众发布。攻击时，攻击者首先生成自己的水印w ，然后逆 载在数字作品f 上，利用l 创建一个伪造的原图f ”= f - w 1 ，也即f = f + w 。此后， 击者可声称他拥有l 的版权，因为攻击者可利用其伪造数字作品i ”从发布的作品 中检测出其水印w 1 ，但原作者也能从其发存的数字作品中检测出其水即w 。 由于存在着这样的漏洞，而攻击者正是利用了这一漏洞对数字水印的仲裁i 进行攻击，使得仲裁者无法对数字作品的所有权作出正确的判断。防止这一攻i 有效办法之一就是设计出不可逆的数字水印嵌入算法，但现行算法均不是完全： 华中科技大学硕士学位论文 逆的。 3 3 4 共谋攻击 缫攻出就址利川l 刊原始多媒体数集合的1 i i 州水e 信i 版奉，米生成个 近似的多媒体数据集台，以此米逼近和恢复原始数据其目的足使监测系统无法在 这近似的数据集合中检测出水印信号的存在，其最简单的一种实现就是平均法 1 2 9 。 3 4 数字水印安全性要求 安全性描述的是数字水印抵抗攻击者对数字水印攻击的能力。安全性要求隐藏 在数字作品中的信息不能因作品格式转换丽丢失，且未经授权不能检测出水印的存 在。 随着每个应用的不同，对水印的安全性要求的级别也随之不同。应用可以要求 预防以下一个或多个情况【3 0 】： ( 1 ) 未经授权的嵌入：攻击者对数字作品的原始信息进行编辑，嵌入自己的 数字水目j ，造成水印认证时仲裁者无法判断数字作品版权。 ( 2 ) 未经授权的检测：未经授权的攻击者对数字水印进行解码，提取出作品 中的数字水印。 ( 3 ) 未经授权的去除：攻击者试图将嵌入水印的数字作品改变为和原始作品 非常类似的形式，并且不触发水印检测器。 ( 4 ) 对数字水印的系统攻击：攻击者利用水印使用过程中的弱点或漏洞对数 字作品进行攻击，而不是利用数字水印本身的弱点，称为系统攻击。 3 5 鲁棒水印和易碎水印的作用 数字水印兼有版权保护以及内容的真实性和完整性认证的功能。数字水印的分 类方法很多，分类的出发点不同导致了分类的不同。按抗攻击能力分，可以将数字 水印分为鲁棒水印和易碎水印。鲁棒水印不会因载体经过一些信号处理或是恶意的 8 华中科技大学硕士学位论文 欺骗攻击等操作后丢失，而嵌入易碎水印的数字作品即使发生微小的改变也会影响 数字水印的提墩平u 检测。因此，鲁棒水印主要_ h j 于版权标记，而易碎水印则为数字 作品的篡改验证提供了有效的措施。 由于鲁棒水印和易碎水e f j 在版权保护中所起的作用不同，因此有不同的技术需 求。表3 2 归纳了鲁棒水印和易碎水印不同的技术需求。 表3 2 鲁棒水印和易碎水印不同的技术需求 技术需求鲁棒水印易碎水印 ( 版权标记)( 篡改验证) 鲁棒性蓄意攻击强弱 要求的强弱非几何失真变换强较弱 儿何失真变换强较强 非失真变换强强 所需嵌入的数据量较小较小 签字信号的不可见效果 蚶妤 3 5 1 鲁棒水印 鲁棒水印是指能够较好地抵抗多种处理