数字指纹

与用户和某次购买过程有关的信息

作为信息隐藏的一个重要分支，数字指纹主要用于版权保护，其研究具有重要的意义。数字指纹是将不同的标志性识别代码——指纹，利用数字水印技术嵌入到数字媒体中，然后将嵌入了指纹的数字媒体分发给用户。发行商发现盗版行为后，就能通过提取盗版产品中的指纹，确定非法复制的来源，对盗版者进行起诉，从而起到版权保护的作用。

基本概念和模型

定义

通常来讲，数字指纹(Digital Fingerprinting)是指与用户和某次购买过程有关的信息。当发行商发现被非法分发行为时，可以根据该信息对进行非法分发的用户实现跟踪。数字指纹体制主要由两部分构成，一部分是用于向拷贝中嵌入指纹并对带指纹拷贝进行分发的拷贝分发体制；另一部分是实现对非法分发者进行跟踪并审判的跟踪体制。往往上述两部分通过发行商、用户(还可能有登记中心、审判者等实体)之间的一系列协议实现，因此数字指纹体制也可以分为算法和协议两部分。其中，算法包括指纹的编码和解码、指纹的嵌入和提取以及拷贝的分发策略等内容，而协议部分则规定了各实体之间如何进行交互以实现具有各种特点的拷贝分发和跟踪体制(如实现用户的匿名性等)。

指纹技术的分类

对于指纹技术的分类，可按下列特征进行：加入指纹的客体、检测的灵敏度、嵌入指纹的方法、生成的指纹，这四种分类并不相互排斥。

①基于客体的分类

基于客体的分类有两种：数字指纹(Digital Fingerprinting)和物理指纹(Physical Fingerprinting)。

②基于检测灵敏度的分类

基于对侵害的检测灵敏度，可把指纹分为：完美指纹、统计指纹和门限指纹。

③基于嵌入指纹方法的分类

基本指纹处理方法，如识别、删除、添加、修改等被作为另一种分类标准。

④基于指纹属性的分类

分为离散指纹(Discrete Fingerprinting)和连续指纹(Continuous Fingerprinting)，大部分物理指纹属于这种类型。

协议

数字水印技术研究主要关注一个算法在数字媒体中如何嵌入一串信息并能够完整地检测恢复。这一信息可以是发行商的名称，也可以是任意的有特定意义的比特串。然而，仅有水印嵌入检测算法是不足以实现版权的保护，这时，需要一个完整的保护协议来规范商家和购买者之间的交易行为。既要保护商家的版权不受侵害，也要保护购买者的合法权益，于是，人们提出了数字指纹执行协议的概念。数字指纹协议有比较大的适应性，在一定的前提下可以应用于各种类型的数字媒体。其基本思想是在分发给每个软件产品购买者的产品拷贝中加入唯一的数字指纹，当产品生产者发现侵权行为后，通过提取指纹信息来跟踪产品非法拷贝的源头对盗版者进行指控，从而达到版权保护和威慑的作用。总之，信息隐藏及数字指纹技术作为一门新兴的边缘科学，它涉及到通信与信息理论、图像与语音处理、信号检测与估值、数据压缩技术、人类视觉与听觉系统、计算机网络与应用等多门学科知识。尽管近几年来在理论与应用中取得巨大的发展，但尚未形成一个完整的理论体系，仍有许多问题等待解决。可以说，信息隐藏及数字指纹技术是一个充满活力但又有待开发的领域。

易混淆概念

数字指纹与数字签名是不同的，前者是一种防盗版措施，后者是一种数据安全技术，但在很多文章中将两者混淆，实则并非同一概念

编码

由于数字指纹方案要对抗用户的合谋攻击，通常发行商会对用户的指纹进行编码，以增加该指纹方案的合谋容忍能力，这种编码称为合谋容忍编码。若一个数字指纹体制能够抵抗合谋攻击，则称该方案是合谋安全的(Collusion Secure)。指纹的合谋容忍编码通常包括两个部分：指纹的编码算法(生成带有用户指纹的拷贝)和跟踪算法(如何对非法用户进行跟踪)。指纹编码方案是指在一定假设下，将获得的与用户有关的信息按照一定的规则进行编码，生成具有一定抗攻击能力的码字的过程。跟踪方案则是指当发行商获得盗版拷贝时，运用一定的解码规则判断非法分发的过程。好的指纹编码和跟踪算法是发行商能正确追踪到非法分发者的关键因素。每一个指纹编码方案都有相应的跟踪体制。从跟踪成功的概率来讲，指纹编码方案可以分为确定性跟踪和概率性跟踪方案。从码字的分布而言，可以分为连续指纹方案和离散指纹方案。

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