JP2005318068A - コンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式および認証方式 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子透かし埋め込みの影響を排除して、コンテンツからデジタル署名を求め、コンテンツの改竄判定をできるようにするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式および認証方式を提供することにある。
【解決手段】 送信側は、コンテンツ１に、例えば全部が０の透かしデータを埋め込んで、透かし入りコンテンツ１５を作成する（ステップＳ１）。次いで、該透かし入りコンテンツ１５にハッシュ関数を適用してハッシュ値ａを求める（ステップＳ２）。次に、該ハッシュ値ａを暗号化してデジタル署名ｂを求める（ステップＳ３）。次いで、該デジタル署名ｂに公開鍵、公開鍵証明書のデータを付加し（ステップＳ４）、これを前記透かし入りコンテンツ１５に透かし挿入する（ステップＳ５）。次いで、コンテンツファイル６を作成してアップロードする。受信側は、ダウンロードしてコンテンツ認証データを認証する。
【選択図】 図２

Description

この発明はコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式に関し、特に配信されるコンテンツが改竄されていないことを証明するデータを電子透かしによって埋め込み、コンテンツ利用時にその完全性を証明するコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式および認証方式に関する。

従来のコンテンツの改竄の判定は、例えば図７に示すように行われていた。すなわち、送信側は、コンテンツ５０にハッシュ関数を適用してハッシュ値ａを求め、これに秘密鍵を用いてデジタル署名ｂを得る。そして、コンテンツ５０と、その付随データとしてのデジタル署名ｂ、公開鍵、および公開鍵証明書とを受信側に伝送する。一方、受信側は、受信したコンテンツ５１にハッシュ関数を適用して求めたハッシュ値ａと、受信したデジタル署名ｂを公開鍵を用いて復号することにより求めたハッシュ値ａ’とを比較し、これらが一致するか否かによりコンテンツの改竄の判定を行っていた。

なお、該背景技術の一例としては、例えば特開２００１−７８０１３号公報に記されているようなものがある。
特開２００１−７８０１３号公報

電子透かしは、コンテンツ内部にデータを秘密裏に格納する方式、すなわち、コンテンツそのものを改変してデータを埋め込む方式である。このため、電子透かしが埋め込まれたコンテンツは元のコンテンツとは一致しなくなる。

したがって、送信側が元のコンテンツから計算されるデジタル署名を電子透かしとして埋め込んで伝送した場合、受信側等における検査時に、受信したコンテンツから計算するデジタル署名は、送信側におけるデジタル署名と不一致となり、コンテンツの改竄判定ができなくなるという問題がある。

本発明は、前記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、デジタル署名を電子透かしとしてコンテンツに埋め込んでも、電子透かし埋め込みの影響を排除して、該コンテンツからデジタル署名を求め、コンテンツの改竄判定をできるようにするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式および認証方式を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、コンテンツに予め定められている透かしデータを埋め込んで透かし入りコンテンツを作成する手段と、該透かし入りコンテンツからハッシュ値を求める手段と、該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、該デジタル署名を前記透かし入りコンテンツに電子透かしとして埋め込む手段とを具備した点に第１の特徴がある。

また、コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いない信号要素を用いてハッシュ値を求める手段と、該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、該デジタル署名を前記コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いる信号要素に電子透かしとして埋め込む手段とを具備した点に第２の特徴がある。

また、画像フレーム、オーディオフレームなどのフレーム集合に対して、前記第１、第２の特徴の電子透かし埋め込みを適用した点に第３の特徴がある。

また、前記第１、第２および第３の電子透かし埋め込みをされたコンテンツの認証を行うようにした点に第４の特徴がある。

請求項１，３，５，および７の発明によれば、コンテンツのデジタル署名を電子透かし情報としてコンテンツに埋め込んでも、電子透かし埋め込みの影響を排除して、コンテンツの改竄判定をできるコンテンツ認証データの認証方式を提供することができる。

また、請求項５及び７の発明によれば、画像フレーム、オーディオフレームなどのフレーム集合に対して、コンテンツの改竄判定をできるコンテンツ認証データの認証方式を提供することができる。

また、請求項２，４，６，および８の発明によれば、利用時のコンテンツ、例えば受信したコンテンツと、該コンテンツから抽出した電子透かしデータを基に、正確に認証データの認証を行うことができるようになる。

また、請求項９の発明によれば、量子化演算誤差の影響を極力回避できるコンテンツ認証データの認証方式を提供することができる。

以下に、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の一実施形態を含む、携帯電話向けのマルチメディアコンテンツファイル提供サービスの概略のシステム図である。

コンテンツファイルの送信側（コンテンツファイルの制作側）は、コンテンツ１、例えば映像、音楽などのデータに透かしデータを入れて、透かし入りコンテンツ作成処理２を行う。次に、該透かし入りコンテンツにハッシュ関数を適用してハッシュ値演算３を行い、続いて、制作者側しか持たない秘密鍵を用いて暗号化処理４をする。次いで、該暗号化処理をしたデータを前記透かし入りコンテンツに挿入する透かし挿入処理５を行い、コンテンツファイル６を作成する。

一方、受信側（移動機側）では、該コンテンツファイルをダウンロードし、一旦ファイル蓄積部１１に保持する。検証部１２は、該ダウンロードしたコンテンツファイルが正当な制作ツールで制作されたものであるかどうかの検証を行い、正当な制作ツールで制作されたことが検証された場合には、該コンテンツファイルを登録部１３に登録して、ユーザに提供する。例えば、ユーザに前記映像、音楽ソースの再生機能を提供する。一方、正当な制作ツールで制作されたことが検証されなかった場合には、該コンテンツファイルをユーザに提供しない措置をとる。

次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態の機能を説明する。図２は、コンテンツ制作側（または、送信側）の機能を示し、図３は、受信側の機能を示す。

コンテンツ１は、画像、音楽などをデジタル化したコンテンツである。該コンテンツ１に対して、例えば全て０の透かしデータ“０００・・・０”を埋め込み、透かし入りコンテンツ１５を形成する（ステップＳ１）。ここに、前記コンテンツ１が画像であるとした場合、前記の全て０の透かしデータ“００００・・・０”は、例えば８ビットで表される各画素の値の最下位のビットに、またコンテンツ１が音楽であるとした場合、例えば１６ビットで表される各サンプリング値の最下位のビットに入れることができる。

次に、該透かし入りコンテンツ１５から、例えばＭＤ５アルゴリズムによるハッシュ値ａを求め（ステップＳ２）、その値ａに対して例えばＲＳＡ暗号を用いて暗号化してデジタル署名ｂを計算する（ステップＳ３）。次いで、該デジタル署名ｂに公開鍵とその公開鍵証明書のデータを加えて、透かしｃを作る（ステップＳ４）。該公開鍵と公開鍵証明書のデータに対しては、例えば各数ビットを割り当てることができる。その後、該透かしｃを、新たな電子透かしとして、前記透かし入りコンテンツ２に埋め込む（ステップＳ５）。以上により、コンテンツ制作側（または、送信側）が作成するコンテンツファイル６が完成する。

受信側（利用者側）、例えば携帯電話は、無線ネットワークあるいは有線接続などによりコンテンツファイル６を取得する。その際、前記検証部１２は、受信したコンテンツに改竄がされていないかどうか検査する。この処理を、図３を参照して説明する。

コンテンツファイル６が受信されると、該コンテンツファイル６からこれに埋め込まれている電子透かし、すなわちデジタル署名ｃが取得される（ステップＳ１１）。次に、携帯電話などの受信側装置に予め格納されているルート証明書を用いて、前記公開鍵証明書の認証を行う（ステップＳ１２）。該認証が行われると、該公開鍵を用いて、秘密鍵で暗号化されたデジタル署名ｂを復号する（ステップＳ１３）。この復号処理により、ハッシュ値ａ’が得られる。

また、コンテンツファイル６に対して、送信側で埋め込まれたのと同じ位置に、全て０の透かしデータ“０００・・・０”を埋め込む（ステップＳ１４）。これにより、透かし入りコンテンツ１６が得られる。もし改竄がなければ、この透かし入りコンテンツ１６は図２の透かし入りコンテンツ１５と同一になる。次いで、該透かし入りコンテンツ１１から、例えばＭＤ５アルゴリズムによるハッシュ値ａを求める（ステップＳ１５）。

そして、前記ステップＳ１５で得られたハッシュ値ａとステップＳ１３で得られたハッシュ値ａ’とが比較され（ステップＳ１６）、一致すれば改竄なし、不一致であれば、制作者側におけるデジタル署名の埋め込みの後で、コンテンツに改変が施されたと判定される。

また、前記ステップＳ１２の認証ができなかった場合は、正規のコンテンツ制作者が制作したコンテンツではないと判定される。なお、前記ステップＳ１で埋め込む全て０の透かしデータは一例であり、予め分かっている透かしデータであればこれに限定されない。

受信側は、受信したコンテンツに改変がある場合や、正規のコンテンツ制作者によるコンテンツでない場合は、例えばそのコンテンツの再生を行わない等の措置が取られる。この措置により、改竄されたコンテンツや不正なコンテンツ制作者からのコンテンツを、例えば携帯電話の利用者に提供することから防止できるようになる。

この実施形態では、送受信側で予め分かっている透かしデータを、コンテンツの所定の位置に埋め込んでハッシュ値ａを求めるようにしているので、電子透かし埋め込みの影響を排除してハッシュ値を求めることができる。このため、受信側において、受信したコンテンツに改竄がなされているかどうか、あるいは正規のコンテンツ制作者によるコンテンツであるかどうかの判定を正しく行えるようになる。

次に、本発明の第２実施形態を、図４を参照して説明する。例えば、画像フレームや音楽フレームをブロック分割し、該ブロックのＤＣＴ係数を操作する場合を想定する。

いま、画像フレーム２１を例えば８×８画素のブロックに分割し、透かしデータを埋め込むブロック２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、すなわち電子透かしに用いる信号要素は予め決められているものとする。コンテンツ２２は、該画像フレーム２１のブロックのＤＣＴ係数を時系列に並べて形成したものである。

本実施形態では、ＤＣＴ係数を埋め込まないブロックのＤＣＴ係数値（斜線を施されたブロック）、すなわち電子透かしに用いない信号要素にハッシュ関数を適用してハッシュ値ａを求める（ステップＳ２１）。次いで、該ハッシュ値ａを暗号化して、デジタル署名ｂを求める（ステップＳ２２）。次いで、該デジタル署名ｂに公開鍵と公開鍵証明書を付与して透かしｃを作り（ステップＳ２３）、これを前記ブロック２１ａ、２１ｂ、２１ｃに埋め込む。このようにして形成された透かし入りコンテンツは、コンテンツファイル６としてアップロードされる。

受信側では、ダウンロードした透かし入りコンテンツから、前記透かしデータを埋め込まれていないブロックのＤＣＴ係数値（斜線を施されたブロック）にハッシュ関数を適用してハッシュ値ａを求める。また、前記透かしデータｃが埋め込まれているブロック２１ａ、２１ｂ、２１ｃから、デジタル署名ｂと公開鍵と公開鍵証明書を抽出する。そして、該公開鍵を用いて該デジタル署名ｂの暗号の復号をし、ハッシュ値ａ’を得る。次いで、前記ハッシュ値ａとａ’とを比較し、両者が一致しておれば改竄なし、不一致であれば改竄があったと判定する。また、該公開鍵証明書が認証できなかった場合は、正規のコンテンツ制作者が制作したコンテンツではないと判定する。

この実施形態によれば、透かしデータが埋め込まれていないブロックを用いてハッシュ値を演算するので、電子透かし埋め込みの影響を排除してハッシュ値を求めることができる。

該第２実施形態の変形例として、画像の輝度信号成分に対してフーリエ変換を施す場合には、電子透かし埋め込みに用いるフーリエ変換係数以外の係数値から、ハッシュ値を計算するようにする。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。前記した実施形態は、伝送される１つの画像フレームあるいはオーディオフレーム、または全ての画像フレームあるいはオーディオフレームのデータを１つのコンテンツとし改竄の有無の判定をするものであったが、この実施形態は、所定の個数の画像フレームあるいはオーディオフレームごとに改竄の有無の判定ができるようにするものである。

この実施形態では、図５に示すように、伝送する画像フレームあるいはオーディオフレームを、グループＡ、Ｂ、・・・に分け、各グループ毎にインデックス情報を透かし情報として埋め込むようにする。いま、１秒毎にグループＡ，Ｂ，・・・を形成するとした場合、画像であれば３０フレームを１グループとする。そして、該３０フレームからハッシュ値ａを計算し、これを暗号化してデジタル署名ｂを求め、該デジタル署名ｂに公開鍵、公開鍵証明書、およびインデックス情報を付加して、透かし情報ｃを作成する。該インデックス情報としては、例えばグループＡは、”００１０”、グループＢは、“０１００”とすることができる。そして、該透かし情報ｃを３０フレームの各フレームに、前記第１または第２実施形態で説明した方法で埋め込む。

受信側では、受信したコンテンツから、前記第１または第２実施形態で説明した方法で、デジタル署名ｂ、公開鍵、公開鍵証明書、およびインデックス情報を抽出し、該インデックス情報からフレームのグループを求める。次いで、該グループに属するフレームからハッシュ値ａを計算すると共に、デジタル署名ｂに公開鍵を適用して暗号を復号し、ハッシュ値ａ’を求める。そして、これらのハッシュ値ａとａ’が不一致であれば、該グループのコンテンツは改竄されていると判定する。

以上のように、本実施形態によれば、画像フレームあるいはオーディオフレームのグループ毎に改竄の有無を判定できるようになり、例えば携帯電話の利用者にコンテンツを提供する場合、前記第１、第２実施形態ではコンテンツの一部でも改竄されていると全部のコンテンツが提供できなくなるが、本実施例では改竄のなされていないグループのフレームは提供できるようになる。

次に、本発明の第４実施形態を、図６を参照して説明する。この実施形態は、前記第１〜３実施形態により作成した透かし情報が埋め込まれたコンテンツを符号化して伝送する場合のＤＣＴ係数の量子化演算誤差の影響を避ける方式を提供するものである。

ハッシュ値計算に用いるＤＣＴ係数値は例えばＭＰＥＧよりも粗い量子化をしておき、その量子化値を用いてハッシュ値を計算するようにする。

例えば、図６（ａ）に示されているように、コンテンツである画像データ中の１つのブロック３１（例えば、８×８画素）に注目すると、該ブロック３１をＤＣＴし、８×８の要素からなるＤＣＴ係数３２を得る。次いで、透かしデータを埋め込む係数３２ａを除いて、該ＤＣＴ係数３２に対してＭＰＥＧよりも粗い量子化を行い、該量子化データ３３のハッシュ値を埋め込まないデータからハッシュ値ａを計算する。そして、前記ＤＣＴ係数３２をＭＰＥＧした量子化データの係数３２ａに前記ハッシュ値ａを埋め込む。このようにしてハッシュ値ａを埋め込んだ量子化データ３４を得る。

次に、受信側で該量子化データ３４がＭＰＥＧで逆量子化される際、ハッシュ値ａの計算の基礎となったデータは該ＭＰＥＧより粗く量子化されたデータであるので、量子化演算誤差の影響を受けることなく逆量子化される。このため、量子化演算誤差の影響を避けることができるようになる。すなわち、図面（ｂ）に示されているように、該逆量子化により復号されたデータ３１’に対してＤＣＴを施し、データ３２’を得る。該データ３２’に再度ＭＰＥＧより粗い量子化演算（この演算は埋め込み時と同じものとする。）を施してデータ３２’を得、係数３２ａ’以外のデータからハッシュ値ａ’を計算する。次いで、係数３２ａ’から取り出したハッシュ値ａと該ａ’とを比較し、改竄されているか否かの判定を行う。このように、本実施形態によれば、前記量子化演算誤差の影響を受けずに改竄判定を行えるようになる。

本発明の一実施形態の適用例である携帯電話向けのマルチメディアコンテンツファイル提供サービスの概略のシステム図である。 本発明の第１の実施形態の送信側の機能を示す説明図である。 該第１実施形態の受信側の機能を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態の送信側の機能を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態の送信側の機能を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態の機能を示す説明図である。 従来の方式の説明図である。

符号の説明

１・・・コンテンツ、２・・・透かし入りコンテンツ作成処理部、３・・・ハッシュ値演算処理部、４・・・暗号化処理部、５・・・透かし挿入処理部、６・・・コンテンツファイル、１１・・・ファイル蓄積部、１２・・・検証部、１３・・・登録部、１５、１６・・・透かし入りコンテンツ、２１・・・画像フレーム、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・透かしデータ埋め込みブロック。

Claims (9)

1. コンテンツに予め定められている透かしデータを埋め込んで透かし入りコンテンツを作成する手段と、
   該透かし入りコンテンツからハッシュ値を求める手段と、
   該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、
   該デジタル署名を前記透かし入りコンテンツに電子透かしとして埋め込む手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式。
2. 請求項１に記された電子透かし埋め込み方式により作成されたコンテンツ認証データの認証方式であって、
   コンテンツから電子透かしを抽出する手段と、
   該コンテンツに前記予め定められている透かしデータを埋め込んで透かし入りコンテンツを作成する手段と、
   該透かし入りコンテンツからハッシュ値を求める手段と、
   前記抽出した電子透かしを復号してハッシュ値を求める手段と、
   前記２つのハッシュ値を照合する手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの認証方式。
3. コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いない信号要素を用いてハッシュ値を求める手段と、
   該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、
   該デジタル署名を前記コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いる信号要素に電子透かしとして埋め込む手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式。
4. 請求項３に記された電子透かし埋め込み方式により作成されたコンテンツ認証データの認証方式であって、
   前記コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いる信号要素から電子透かしを抽出する手段と、
   前記コンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いない信号要素からハッシュ値を求める手段と、
   前記抽出した電子透かしを復号してハッシュ値を求める手段と、
   前記２つのハッシュ値を照合する手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの認証方式。
5. 画像フレーム、オーディオフレームなどのフレーム集合に対して、予め定められている透かしデータを埋め込んで透かし入りコンテンツを作成する手段と、
   該透かし入りコンテンツからハッシュ値を求める手段と、
   該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、
   該デジタル署名に、所属しているフレーム集合を識別するための識別子を付加して、前記透かし入りコンテンツに電子透かしとして埋め込む手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式。
6. 請求項５に記された電子透かし埋め込み方式により作成されたコンテンツ認証データの認証方式であって、
   前記コンテンツから電子透かしを抽出する手段と、
   前記抽出した電子透かしから前記識別子を付されたフレーム集合を取り出すと共に、該電子透かしを復号してハッシュ値を求める手段と、
   該フレーム集合に前記予め定められている透かしデータを埋め込んで透かし入りコンテンツを作成する手段と、
   該透かし入りコンテンツからハッシュ値を求める手段と、
   前記２つのハッシュ値を照合する手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの認証方式。
7. 画像フレーム、オーディオフレームなどのフレーム集合に対して、該フレーム集合中の電子透かし埋め込みに用いない信号要素を用いてハッシュ値を求める手段と、
   該ハッシュ値を暗号化してデジタル署名を求める手段と、
   該デジタル署名に、所属しているフレーム集合を識別するための識別子を付加して、前記フレーム集合中の電子透かし埋め込みに用いる信号要素に電子透かしとして埋め込む手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式。
8. 請求項７に記された電子透かし埋め込み方式により作成されたコンテンツ認証データの認証方式であって、
   前記フレーム集合のコンテンツから電子透かしを抽出する手段と、
   前記抽出した電子透かしから前記識別子を付されたフレーム集合を取り出すと共に、該電子透かしを復号してハッシュ値を求める手段と、
   前記フレーム集合のコンテンツ中の電子透かし埋め込みに用いない信号要素からハッシュ値を求める手段と、
   前記２つのハッシュ値を照合する手段とを具備したことを特徴とするコンテンツ認証データの認証方式。
9. 請求項３または７に記載のコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式において、
   前記電子透かしを埋め込まれた信号要素を、圧縮で用いられる量子化よりも粗く量子化することを特徴とするコンテンツ認証データの電子透かし埋め込み方式。
   

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