一种数字地图水印的应用领域和攻击方法研究

2017-04-20 13:56徐其江

科教导刊·电子版 2016年35期

徐其江

摘要所谓数字地图，按照空间数据结构的不同可以分为矢量地图、栅格地图和矢栅混合地图。本文就数字水印在这方面的应用及常用数字地图水印的攻击方法做以下研究。

关键词数字地图应用领域攻击方法

中图分类号：TP391 文献标识码：A

矢量数据结构式对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确的表示点、线、多边形等地理实体，矢量地图的坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。每一个元素由一个可以确认的、具有自己的点、线或面的对象组成。在理论上，地图上的每一个点和地形中的每一个点都是可以通过坐标系中的两个或三个数字唯一表示。点、线、面是用于描述地理对象位置和范围的数学化图形。

一条单一的线所包围的区域来表示一个面，也就是形成一个闭合的多边形。外围的线成为环，它的起点和终点是同一个点，以形成封闭的面。因为面向两个方向延伸，因此面是二维的。面是几何元素中最复杂的一种。由于内部环所定义的洞具有很多不用的变化，甚至是洞中洞，这就有可能形成很复杂的面。一个面不仅在外围由一个闭合的线形成界线，而且可以包含很多个内部闭合的界线。

1数字水印的应用领域

数字水印有着广阔的应用前景。版权保护是数字水印发展的源动力，它也是数字水印的一个重要应用领域。此外数字水印还应用在多个方面，主要包括：所有者鉴别、所有权验证、操作跟踪、内容认证、拷贝控制、设备控制、安全通信和广播监视。

（1）所有者鉴别。作品的使用者如果拥有水印检测器，那么他们就能确定带水印作品的拥有者，甚至实在作品被使用了可消除文本版权标识的方法后。

（3）操作跟踪。数字水印可以记录水印作品中在复制过程中发生过的一步或者更多步的操作。这主要应用在文献跟踪和电影原始底片。

（5）控制拷贝。控制拷贝的主要目的是防止人们制造有版权内容的非法副本。在作品的副本中安装水印检测器，无论什么时候在输入中检测到禁止拷贝的水印，设备都会禁止拷贝。

（6）设备控制。设备控制主要用来实现根据在内容中检测到的水印做出相应的动作。从使用者的观点来看，设备控制增加的价值而不是限制其使用。

（7）安全通信。信息的安全通信也可以使用数字水印技术。由于数字水印所具有不可见性的特点，使其很难在多媒体数据中被察觉，因此可以利用其传输重要信息，从而避开非法的窃听和监控。

（8）广播监视。与其他广播监视技术相比，数字水印技术的优点实在它存在于被监视的内容之中，它与广播设备的安装基础例如数字转换成模拟和模拟转换成数字完全协调一致。

2数字水印的攻击方法

数字水印的攻击是指对嵌入的水印进行各种操作来削弱、破坏或者移除水印。实际上，数字水印的应用的过程中会遇到各种各样的攻击。研究数字水印的攻击方法，不但可以评估、分析水印系统的安全性，找到安全漏洞，而且能够根据所发现的漏洞，完善水印系统，从而进一步提高水印系统性能。

根据攻击方式不同，将水印攻击分为四类：系统攻击、未经授权的嵌入、未经授权的检测和未经授权的去除。

2.1未经授权的检测

未经授权的检测是指未经授权试图检测水印是否存在或者解码水印信息。这种攻击也称为隐写分析。

在没有检测器和水印密钥的情况下，攻击者即使不能解码水印信息，只要能检测水印是否存在，就已经对水印系统的安全构成威胁。攻击者可以有目标的破坏载体图像信息，使得合法接受者也没法回复正确图像信息。同样，在没有检测器和水印密钥的情况下，根据含水印作品在特征子空间会暴露水印信息的思想，解码水印信息也是可能的。在水印算法的设计中，应该能防止未经授权的检测和解码水印信息，使得所设计的水印系统能够安全的抵抗这种类型的攻击。

2.2未经授权的嵌入

未经授权的嵌入是指攻击者在他人的含水印作品中嵌入自己的信息或者将他人合法的水印嵌入到另外的图像中。嵌入他人合法的水印实现步骤：首先從他人合法的水印作品中提取水印，然后嵌入到另外的图像中，并且声称该图像也是合法的含水印作品，这种攻击方式也称为拷贝攻击。

2.3未经授权的去除

未经授权的去除是指试图去除水印或者使检测器检测不到水印，例如去除攻击、几何攻击和密码攻击。一般情况下，这种攻击方式包括两种：一种是水印已经被去除；另一种是水印还存在，但是当前的检测器无法检测到水印，只能通过改进检测器后才能检测出水印。

2.4系统攻击

水印应用系统除了水印嵌入和检测算法外，还包括水印协议、软/硬件环境等应用环境。如果攻击者攻击水印应用环境，也能使水印是去效能。系统攻击对水印系统的安全性是非常重要的，但是对于这方面的研究并没有引起足够的重视。