В наши дни мультимедийные средства являются неотъемлемой частью жизни практически каждого человека, поэтому проблема защиты прав собственности не перестает быть актуальной задачей. Для решения данной проблемы ведутся серьезные работы, в том числе отслеживается несанкционированное распространение аудио- и видеофайлов. Во многом это связано с тем, что проблемы пиратства в последнее время получили широкий общественный резонанс. Незаконное копирование несет большие убытки тем владельцам музыкальных и кинопроизведений, которые нацелены на получение прибыли от их продаж. А поиск таких копий осложняется тем, что информация о файле, такие как название и автор изменяются злоумышленником^]. На данный момент одним из наиболее распространенных способов борьбы с пиратством является внедрение цифровых водяных знаков.
Цифровой водяной знак (ЦВЗ) - невидимая метка, содержащая идентификатор владельца или копии. Учитывая то, что нарушитель знает или может догадываться о наличии ЦВЗ и предпринять попытки модификации защищаемого файла, при внедрении информации в аудио-сигналы существует определенный ряд требований [5]:
- скрываемая информация должна быть стойкой к наличию различных окрашенных шумов, сжатию с потерями, фильтрованию, аналогово-цифровому и цифро-аналоговому преобразованиям;
- скрываемая информация не должна вносить в сигнал искажения, воспринимаемые системой слуха человека (CC4);
- ЦВЗ должен однозначно идентифицировать автора защищаемого файла;
- скрываемая информация не должна вносить заметных изменений в статистику контейнера.
Постановка задачи:
Целью работы стала разработка алгоритма внедрения ЦВЗ на основании вейвлет-преобразования и анализ данного алгоритма на устойчивость к распространенным атакам.
Для осуществления данной цели были рассмотрены следующие задачи:
1. Изучена литература по внедрению водяных знаков и вейвлет- преобразованиям.
2. Реализован алгоритм встраивания ЦВЗ на основе вейвлет- преобразования в высокочастотную область сигнала.
3. Реализованы атаки на ЦВЗ на основе фильтрации сигнала, нарушении синхронизации, изменении частоты стробирования и конвертации файла.
4. Проведен анализ устойчивости данного метода встраивания к вышеперечисленным атакам.
• Был реализован алгоритм, написанный на языке Python, встраивающий водяные знаки на основе вейвлет преобразования в аудиофайлы.
• Реализована серия атак, основанных на фильтрации высокочастотной части сигнала, проблеме синхронизации, изменении частоты стробирования, а так же рассмотрена реакция ЦВЗ на конвертацию аудиофайла с различными степенями сжатия.
• Опираясь на полученные результаты можно сделать вывод, что устойчивость файла не сильно зависит от типа файла, поскольку результаты, полученные при встраивании ЦВЗ в речевой и музыкальный файл, идентичные.
• Исследования показали, что при использовании таких вейвлетов как db8 и sym6 результаты являются более устойчивыми, чем при применении других рассмотренных в работе вейвлетов.
• Выявлены преимущества и недостатки данного метода встраивания ЦВЗ:
Преимущества:
■ Для обнаружения ЦВЗ не требуется исходный сигнал, необходима только последовательность ЦВЗ и информация о местонахождении контейнера.
■ Водяной знак является устойчивым к угрозам такого рода как upsampling, фильтрация, при условии использования FIR-фильтра низких порядков, конвертации файла и нарушении синхронизации
Недостатки:
■ ЦВЗ на основе вейвлет-преобразования очень чувствителен к потере исходных значений файла и сильным искажениям сигнала, поэтому, при проведении таких атак, как децимация и фильтрация, основанная на применении IIR-фильтра, обнаруженный ЦВЗ имеет большое число ошибок.
