Цифровые водяные знаки в изображениях

Цифровые водяные знаки в изображениях

Борис Борисенко, эксперт

ЦИФРОВОЙ водяной знак (ЦВЗ) - это специальная метка, встраиваемая в цифровой контент (называемый контейнером) с целью защиты авторских прав и подтверждения целостности самого документа. ЦВЗ можно встраивать в электронные документы любого типа. Наряду с различными изображениями (фотографиями, рисунками, отсканированными бумажными документами и т.д.) встречаются и аудиозаписи, несущие внутри себя ЦВЗ, и видео (например, DVD-диски). ЦВЗ активно используются при размещении уникальных фотографий, видео, аудиотреков в электронном виде в глобальной сети Интернет.

Классификация

Основные отличия цифровых водяных знаков от обычных (бумажных) заключаются в том, что, во-первых, ЦВЗ невидимы (существует всего несколько случаев применения видимых ЦВЗ), а во-вторых, задача злоумышленника состоит не в наиболее точной имитации водяного знака, а, наоборот, в полном его уничтожении.

Требование невидимости необходимо, прежде всего, для того чтобы злоумышленник не смог обнаружить ЦВЗ визуально (так как в этом случае его задача упрощается). Чтобы лучше противостоять атакам, ЦВЗ следует распределить по всему цифровому контейнеру. Если речь идет, скажем, об изображении (фотографии), основными атаками (методами уничтожения) на ЦВЗ являются: масштабирование, вырезание каких-либо участков изображения, поворот на произвольный угол, конвертирование в другой графический формат, печать и последующее сканирование и т.д. Цифровой водяной знак должен успешно противостоять этим атакам. Смысл в этом имеется, если, конечно, после такого преобразования картинка похожа на исходный вариант.

Цифровые водяные знаки бывают трех видов: робаст-ные, или устойчивые (подразумевается, что такие ЦВЗ должны быть устойчивы к любым воздействиям на них); хрупкие (изменяются или разрушаются при незначительной модификации контейнера); полухрупкие (устойчивы по отношению к одним воздействиям и неустойчивы по отношению к другим). Устойчивые ЦВЗ используются, когда автор хочет, чтобы идентификационный код, логотип компании и т.п. сохранились при максимальных искажениях контейнера. Хрупкие ЦВЗ, наряду с электронной цифровой подписью, применяются для проверки целостности электронных документов. Алгоритмы встраивания хрупких ЦВЗ отличаются от прочих особой чувствительностью к любым искажениям и эффективны при решении задачи контроля целостности и защиты от фальсификации. В случае полухрупких ЦВЗ изображение, например, может быть переведено в другой формат или сжато, но вырезать или вставить в него фрагмент нельзя; для аудиотрека можно изменить звучание частот, но нельзя убрать голос исполнителя.

Как защищать?

Какие же действия надо произвести, чтобы защитить цифровым водяным знаком, например, некоторую фотографию прежде, чем выложить ее на сайт в Интернете? Для начала понадобится специальная программа, работающая с ЦВЗ¹. Количество таких программ постоянно увеличивается, при этом среди них есть как платные и условно бесплатные, так и бесплатные вообще. С помощью программы встраивается ЦВЗ и фотографию можно спокойно выкладывать в сети.

Доказать свои авторские права в случае необходимости или же просто убедиться в наличии ЦВЗ можно будет, воспользовавшись этой программой или какой-либо другой, поддерживающей функцию WaterMarking. Тут же высветится идентификатор и дата создания снимка. Хотя следует заметить, что, как правило, цифровой водяной знак, встроенный в изображение некоторой программой, не всегда можно обнаружить при помощи другого программного продукта. Это объясняется тем, что каждая программа является реализацией того или иного метода или методов внесения ЦВЗ. И если программы реализуют разные методы или даже разные алгоритмы одного метода, то показывать в качестве ЦВЗ они будут разную информацию.

Большинство крупных поддерживающих свой имидж компаний, работающих в сфере ЦВЗ, предлагают предварительно пройти регистрацию на своем официальном сайте. При этом пользователь получает уникальный идентификационный номер и пароль. Использование же специальных электронных роботов, отслеживающих наличие какого-либо цифрового водяного знака в материалах, содержащихся в Интернете, не всегда оказывается действенным. Так, в случае с цифровыми изображениями злоумышленник может выложить на сайт чужую картинку, разрезанную на части, представляющие самостоятельные изображения. Если эти части сложить вместе (как в мозаике), человек будет видеть одно первоначальное изображение, а робот -несколько изображений. Одна часть ЦВЗ может находиться в одной картинке, а другая -в соседней, и робот просто не увидит водяной знак.

Западное право

Что касается правового аспекта данного вопроса, то за рубежом ситуация выглядит гораздо проще. Так, например, в США с конца 1998 г. действует Закон о защите авторских прав на цифровые документы DMCA (Digital Millennium Copyright Act). Положительная сторона этого закона обуславливается тем, что права владельцев электронных документов нисколько не ущемляются по сравнению с правами авторов "материальных" произведений. Так, сторонники этого закона (главным образом могущественные компании-держатели авторских прав) рассматривают DMCA как необходимость. Для них цифровой век - не просто время огромных возможностей, но также и время новых и прежде невообразимых угроз их бизнесу. В эту новую эру произведения музыкальной индустрии и кинематографа, на создание и продвижение которых тратятся миллионы долларов, вдруг становятся уязвимыми перед случайными компьютерными пользователями, способными делать совершенные цифровые копии этих произведений и распространять их потом через Интернет, тем самым "залезая в карман" владельцев прав на эту продукцию. В Европе аналогичная по сути Директива об авторских правах EUCD (European Union Copyright Directive) была принята в 2001 г. Кроме того, существует возможность получить патент на программные продукты, предназначенные для защиты авторских прав. Так, например, один из лидеров рынка программ ЦВЗ, компания Digimarc, первый свой патент получила в 1992 г., а на данный момент ей выдано 300 патентов и свыше 500 заявок находится на рассмотрении.

Российское законодательство

В России, к сожалению, пока нет компаний, работающих с технологиями встраивания цифровых водяных знаков, хотя некоторые и имеют косвенное отношение к данному процессу. А в законодательстве, которое, в отличие от электронной цифровой подписи, даже не предусматривает соответствующих ГОСТов, по этому вопросу значится, что право на авторство принадлежит автору уже в силу создания произведения, и автор не обязан его ни регистрировать, ни фиксировать каким-то иным способом.

Стало быть, для того чтобы заявить о своих правах на произведение, необходимо добавить к нему знак копирайта. Например, ®Boris Borisenko, 2007. В случае же электронных документов это не всегда действенно. Так, например, всю фотографию подобными подписями не покроешь (в этом случае не будет видно содержания самой фотографии). А если вставить только где-нибудь внизу или сбоку, то подпись легко удаляется (вырезается), и мы имеем по-прежнему актуальную картинку, но уже без информации об авторских правах. Здесь как раз и появляется смысл в использовании ЦВЗ. Применительно к российскому законодательству схема ЦВЗ может выглядеть так, как показано на рис. 1. В изображение-оригинал при помощи одной из специальных программ встроена информация об авторских правах. Размер файла изменился (уменьшение размера -явление нормальное в силу особенностей сжатия формата JPEG), визуально же изменения незаметны.

Хочется отметить, что в России технология ЦВЗ пока слабо развита, несмотря на очевидную и все возрастающую необходимость ее использования. При этом какие-то шаги в данном направлении хотелось бы видеть не только со стороны разработчиков специального программного обеспечения, но и со стороны наших законодателей.

¹ О подобных программах можно будет прочитать в № 6-2007 журнала "Information Security/ Информационная безопасность".