手机GPS定位监控公司星控高科推介多媒体安全概要

1、第 十 章 多媒體安全,Multimedia Security,2,目 錄,10.1 前言 10.2 影像及MPEG的基本概念 10.3 多媒體資料的加密機制 10.4 資訊隱藏 10.5 數位浮水印技術 10.6 影像完整性驗證 10.7 數位版權管理 10.8 視覺密碼學,3,10.1 前言,多媒體資訊： 文字檔，其檔案格式有XML、DOC、PDF、TXT等。 圖片檔，其檔案格式有JPEG、BMP、GIF等。 聲音檔，其檔案格式有MP3、WAV等。 視訊檔，其檔案格式有MP2、AVI等。 文字影像檔，其檔案格式有JPEG、TIFF等。 工程圖檔，其檔案格式有IGES、DXF、STEP等。

2、多媒體資訊安全範疇 多媒體資訊加解密系統(Image Cryptosystem) 挑戰：多媒體資料量過大 資訊隱藏(Information Hiding) 隱像術(Steganography) 數位浮水印(Watermarking) 影像完整性驗證 視覺密碼學(Visual Cryptography) 數位版權管理 (DRM),4,10.2.1 影像的基本概念,一張數位影像其實是由許多個像素(Pixel)所組成，像素是構成影像的最小單位，每個像素所呈現的資訊就是色彩。 黑白影像：每一個像素只有黑與白兩種顏色，每個像素只需用一個位元來表示顏色就足夠，0代表黑色，1代表白色。 灰階影像(Gray

3、Level)：每個像素用8個位元來表示，因此可以表示256種不同黑白程度的灰階影像。 彩色影像：每個像素由 RGB 三原色構成，每一種原色由 8 bits 表示，所以每個像素由 24 bits 表示 1024x1024 pixels 的彩色影像 需要 3.1 MB 儲存空間,5,10.2.2 影像壓縮,數位影像其資料量要比文字資料大上許多，因此在影像處理或傳輸上都需要耗費較多的資源，若能降低影像的資料量，同時又能兼顧影像品質，對於影像相關應用效能的提升將有很大的助益 失真壓縮 影像結構及壓縮：,1 Pixel (像素),其 LSB 全部設為0，雖然整個影像會有一點失真 (179176) 但所需

4、的影像大小只有原來的 5/8，即可達到壓縮效果了。,6,JPEG的影像壓縮概念,( DCT ),越高頻區域的值對影像品質影響越小,7,視訊影片MPEG的基本概念,視訊影片為一連串連續的影像組合而成，一般來說視訊影片每秒必須播放30張影片以上，不然看起來就會有延遲現象產生。 MPEG視訊的製作原理是利用一連串的連續影像中，利用其內容的變化不大的特性來設計，不用儲存每張影像，只需記錄某些基本影像，再由這些影像去預測其他影像並作修正，如此就可以降低視訊影像所需的資料量。 內編碼影像 (intracoded frame; I-frame) 每個影像群的基本影像，資料量最大 預測影像 (Predicte

5、d frame; P-frame) 雙向影像 (Bidirectional frame; B-frame) 提高影像品質，可有可無,影像群 (GOP),8,10.3 多媒體資料的加密機制,與文字資料最大的不同是多媒體資料可以允許有些許的失真，因此多媒體檔案的加解密機制應與壓縮(Compression)技術配合，使其不僅可以達到保密的目的，同時更可以節省儲存的空間及傳送的時間。 現行之密碼系統：,秘密 金鑰,加密 處理,解密 處理,影像 解縮,影像 壓縮,機密圖,壓縮 資料,亂碼 資料,機密圖,壓縮 資料,網 際 網 路,9,MPEG 影像加密技術,DC 加密法 先把影像以 DCT 轉換 (參考

6、 JPEG 壓縮法) 打亂 DC 與 AC 之間的對應關係 I-frame 加密法 只針對 I-frame 本身、或 I-frame 部分位元加密 I、B、P-frame 加密法 提高安全性 運算量變大,10,10.4 資訊隱藏,在數位影像上的資訊隱藏技術被稱為隱像術(Steganography) 被藏入的機密資訊可以是影像或是任何數位資訊 隱像術是一種明圖編碼為明圖的影像保密法。,隱像術之概念圖,網 際 網 路,11,資訊隱藏技術,隱像術(Steganography) 基本特性 視覺上必須是不可辨識的 機密性 不需原圖 (偽裝影像的原圖) 資訊隱藏技術分類 空間域(Spatial Domai

7、n) 直接改變數位影像的像素值 例如：LSB (Least Significant Bit) 頻率域(Frequency Domain) 影像經過離散餘弦或小波轉換後，再藉由改變其係數來藏入機密資訊 例如：離散餘弦轉換法(DCT)、小波轉換法(DWT),12,資訊隱藏技術 (cont.),LSB藏入法 LSB 被密文取代後的偽裝影像不能再採用”失真壓縮”,對稱式/非對稱式密碼系統,13,資訊隱藏技術 (cont.),離散餘弦藏入法,14,10.5 數位浮水印技術,數位浮水印技術(Watermarking) 媒體的數位簽章：在爭議發生時，藉以判別媒體擁有權的機制 藏入的浮水印可以是作者圖騰、註冊

8、商標等具有唯一性且可辨識出擁有者身份的標誌,商標,15,Visible 破壞影像品質 安全性不高， 容易被編輯軟體所修改 Invisible 安全性較高 演算法需公開,數位浮水印技術 (cont.),16,數位浮水印技術需求 (Requirements),不需(未加浮水印的)原圖即可還原浮水印 影像品質要好 除合法者外，他人無法查覺該媒體有無浮水印 合法者可以輕易還原或顯示浮水印 演算法要公開 可抵抗訊號處理的強韌性(Robustness) 可能的訊號處理： 過濾、失真壓縮、剪貼、 旋轉、放大縮小,17,10.6 影像完整性驗證,驗證一張影像是否遭到竄改，有以下方法： 浮水印驗證法 數位簽章法

9、 藏入數位簽章法 影像竄改偵測的目標 防止偽造證件 能精準的找出被竄改的地方,Source,Tampered,驗證,竄改,18,影像完整性驗證-浮水印驗證法,優點：運算簡單 缺點：影像會失真，且不安全 跟利用 one-way hash function 做完整性驗證一樣的問題,19,影像完整性驗證-數位簽章法,優點：影像完全不失真 適用於需要精細且高解析度的醫學影像或工程圖檔等不容許任何失真的影像 缺點：需要額外的資訊量存放簽章,20,影像完整性驗證-藏入數位簽章法,利用影像允許輕微失真的特性，將數位簽章放在 LSB 簽章 input 的影像範圍，可以決定竄改偵測的精細度 下圖的方式，簽章的對

10、象是單一 pixel，所以任一個像素被竄改皆可偵測出來,21,10.7 數位版權管理,數位內容的挑戰 未經授權的複製 未經授權的散播 未經授權的存取 智慧財產權的判定,解決之道：數位版權管理 (Digital Right Management，DRM),22,數位版權管理系統,數位版權管理系統 確保數位內容的擁有者或供應商能安全地傳遞數位財產。 防止未經授權者的存取或複製數位財產。 可限制數位財產的有效使用期限、可被複製的次數、或是可共同分享的人數等。 例如，線上音樂供應業者 KKBOX 可讓消費者選擇付費線上聆聽音樂或下載音樂離線收聽。,23,數位版權管理系統的架構,On-line DRM,

11、Off-line DRM,24,數位版權管理技術,多媒體加密技術 10.3 數位浮水印技術 10.5 影像驗證技術 10.6 DVD防盜拷技術,. . .,25,DVD防盜拷技術,DVD CCA 所制定的 CSS (Content Scrambling System) 屬於 Off-line DRM 的一種,以錄放金鑰加密,以光碟金鑰加密,26,10.8 視覺密碼學 (Visual Cryptography),不需要複雜的加密計算 利用人眼辨認出機密訊息 (n, n) 視覺機密分享機制 將機密資訊分成 n 張偽裝影像 疊合 n 張偽裝影像即可得到原圖 (t, n) 門檻機密分享機制 threshold secret sharing 1 t n,27,偽裝影像1,偽裝影像2,疊合後之影像 (機密資訊),2 x 2像素擴充法