KR20080097003A

KR20080097003A - 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법

Info

Publication number: KR20080097003A
Application number: KR1020070042047A
Authority: KR
Inventors: 이진흥; 신상욱; 박수완; 임태훈
Original assignee: 이진흥; 신상욱
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2008-11-04

Abstract

본 발명은 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법에 관한 것으로 불특정 다수의 구매자에 대응하여 핑거프린팅 코드를 생성하여 부여할 수 있으면서도 코드의 생성이 용이한 방법을 제공하기 위하여 임의의 차수의 원시다항식을 선택하는 1단계와; 상기 원시다항식의 트레이스를 구하고 상기 트레이스를 차수에 따라 배열하여 행렬을 생성하는 2단계와; 상기 행렬 중 하나의 행을 구매자에게 할당하고 이를 이용하여 워터마크와 PN sequence를 구한 후 디지털 콘텐츠에 삽입하는 3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법을 특징으로 한다.

이에 따라 다수의 핑거프린팅 코드를 용이하게 생성할 수 있다는 효과가 있다.

디지털 콘텐츠 핑거프린팅 워터마크 저작권 침해

Description

디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법{ method of fingerprinting code generation for digital content}

도1 : 본 발명의 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법의 실시예에 사용된 이미지

도2 : 두명의 공모자에 의해 공모공격된 이미지로부터의 상관도 추출결과

도2 : 두명의 공모자에 의해 공모공격과 JPEG압축된 이미지로부터의 상관도 추출결과

본 발명은 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 원시다항식으로부터 트레이스를 구한 후 상기 트레이스를 차수에 따라 배열하여 행렬을 구하고 상기 행렬의 각 행을 구매자에게 대응시켜 워터마크와 PN sequence를 구하고 이를 디지털 콘텐츠에 삽입하는 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법에 관한 것이다.

컴퓨터와 인터넷의 발달로 영상, 음악 등의 다양한 디지털 콘텐츠의 수요가 증가하고 있다. 그러나 상기 디지털 콘텐츠의 경우 종래의 책, 비디오, CD등과는 달리 복사와 배포가 용이하여 불법적으로 배포가 이루어지는 경우가 많아 디지털 콘텐츠를 개발하는 개발자의 개발 의욕을 저하시키는 등의 많은 문제점이 발생하게 된다.

즉 다수의 복사 또는 전송에 의해 배포되는 경우 최초에 적법한 디지털 콘텐츠를 불법으로 배포한 사람을 확인할 수 없으므로 저작권 침해를 근절하기 곤란하다는 문제점이 있다.

이에 따라 불법배포된 디지털 콘텐츠로부터 상기 구매자의 정보를 추출하게 되면 최초에 불법적으로 배포한 자를 확인할 수 있어 소극적인 워터마킹 기술에 비해 불법 사용자를 추적, 판별하여 법적인 조치를 할 수 있게 된다.

상기와 같은 핑거프린팅 기술은 서로 다른 구매자의 정보를 삽입하게 되므로 동일한 콘텐츠라도 구매자에 따라 데이터 값이 조금씩 다르게 된다. 따라서 다수의 구매자가 서로 공모하여 비교하는 경우 핑거프린팅된 위치를 파악할 수 있으며 또한 각 콘텐츠의 상대적인 차이를 이용하여 핑거프린팅 정보를 지우거나 새로운 핑거프린팅 정보를 삽입하여 재분배하여 공모자의 신분을 숨길 수 있다는 문제가 있다.

핑거프린팅 추출 방법이 상관계수를 이용한 방법이므로 공모방법은 상관계수의 값이 작게 나오도록 하는 방법이 주를 이루게 된다. 예를 들면 동일한 위치의 데이터 값을 평균화하여 새로운 핑거프린팅 콘텐츠를 생성하는 평균화 공격법이나 동일한 위치의 데이터 값들 중 최대와 최소 값만을 추출하여 평균하는 최대최소 공격법, 상관계수를 음으로 만들어 공모자의 추출이 어려워지도록 하는 상관계수 음수화 공격법 등이 알려져 있다. 또한 콘텐츠를 기하학적으로 작게 나누고 이를 조합하여 새로운 콘텐츠를 생성하는 모자익 공격법등도 알려져 있다.

이러한 공격법에 대한 대응으로 핑거프린팅 기법에서는 구매자마다 연관성 없는 랜덤 순열을 사용하여 어느 정도의 공모공격에 대한 강인성을 제공하게 된다. 그러나 공모자가 많아질수록 필요한 코드의 수가 기하급수적으로 증가한다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 구매자마다 다른 위치에서 공통된 부분을 가지는 코드에 대한 설계 및 연구가 진행되고 있다.

이러한 연구로는 Boneh 가 개발한 c-secure code나 dittmann이 개발한 d-detecting code, Trappe와 Wu가 개발한 Anti-Collusion code 등이 알려져 있다.

그러나 상기와 같은 방법들은 공모자를 추출할 수 있으나 실제 적용하기에는 코드의 길이가 과다하게 길거나 코드의 구성이 곤란하다는 문제점이 있다. 따라서 소수의 사람을 대상으로 하는 경우에는 적용이 가능하나 불특정 다수를 대상으로 디지털 콘텐츠를 배포하는 경우에는 적용이 불가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로 불법적인 구매자와 합법적인 구매자를 용이하게 구별할 수 있으며 불법적인 공모자를 용이하게 식별할 수 있으며 다수의 구매자를 대상으로 하는 경우에도 코드의 생성이 용이한 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 임의의 차수의 원시다항식을 선택하는 1단계와; 상기 원시다항식의 트레이스를 구하고 상기 트레이스를 차수에 따라 배열하여 행렬을 생성하는 2단계와; 상기 행렬 중 하나의 행을 구매자에게 할당하고 이를 이용하여 워터마크와 PN sequence를 구한 후 디지털 콘텐츠에 삽입하는 3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법을 기술적 요지로 한다.

바람직한 실시예에 의하면 구매자 별로 선택된 원시다항식과 상기 행렬에서 선택된 행이 구매자의 회원데이터베이스에 저장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다수의 구매자에 대한 코드의 생성이 용이한 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법을 제공하는 것을 주 목적으로 함을 알 수 있다. 이를위해 본 발명에서는 원시다항식으로부터 트레이스를 구하고 상기 트레이스를 차수에 따라 배열하여 행렬을 생성한 후 상기 행렬의 각 행을 구매자에게 대응시키도록 하고 있다. 이는 m차의 원시다항식을 사용하는 경우 2^m-1×2^m-1의 행렬이 생성되므로 최대 2^m-1명의 구매자에게 할당을 할 수 있는 랜덤 순열을 구할 수 있기 때문이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법은 먼저 1단계로 원시다항식을 선택하게 된다. 이때 상기 구매자의 수에 따라 차수를 조절하게 된다. 즉 차수가 m인 원시다항식의 경우 2^m-1개의 순열을 생성할 수 있으므로 예상되는 구매자의 수를 만족시키는 m을 구하게 된다. 그러나 구매자의 수에 따라 m을 변경하는 대신 일정 이상의 값을 가지는 m을 사용하도록 구성하는 것도 무방하다.

여기서 상기 원시다항식은 데이터 전송에서 오류검색을 위해 사용되는 것으로 차수가 m인 2진 계수 다항식 f(x)가, 첫째 2^m-1보다 작은 임의의 n에 대한 다항식 x^m+1을 나누지 못하며, 둘째 f(x)는 m차원 미만의 어떤 2진 계수 다항식에 의해서도 나누어지지 않을 때, f(x)를 원시 다항식이라고 한다. 임의의 자연수 m에 대 해서 m차원 2진 원시 다항식은 유일하게 존재함이 수학적으로 증명되어 있다.

상기 원시다항식은 당업자에게 주지관용의 기술이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 설명을 위해 m=4인 경우의 원시다항식인 x⁴+ x + 1을 사용하고 있다.

상기와 같이 원시다항식이 선택되면 제2단계에서는 상기 원시다항식으로부터 트레이스를 구하게 된다. 원시다항식의 경우 최대길이 2^m-1로 사이클을 이루게 된다. 따라서 각 원소를 α로 두는 경우 α⁰ 에서 α¹⁴ 까지 15개의 값들이 계속 반복된다. 즉 α⁰ = α¹⁵ =1 이 된다.

이 값들을 차례로 표시하면

α⁰= 1

α¹= α

α²= α²

α³= α³

원시다항식이 x⁴+ x + 1 인경우 x⁴= x + 1 이므로

α⁴= α+1 이 된다.

이와 같은 방법으로 α⁰ 에서 α¹⁴ 까지 구한 후 이를 α³, α²,α¹,α⁰의 벡터로 표시하게 된다. 이에 따라 α⁰= 0001 이 되며 α⁴ = 0011 이 된다. 각 차수에 대한 벡터는 표1에 나타나 있다.

i	αⁱ	벡터	Tr(αⁱ)
0	α⁰	0001	0
1	α¹	0010	0
2	α²	0100	0
3	α³	1000	1
4	α⁴	0011	0
5	α⁵	0110	0
6	α⁶	1100	1
7	α⁷	1011	1
8	α⁸	0101	0
9	α⁹	1010	1
10	α⁴⁰	0111	0
11	α¹¹	1110	1
12	α¹²	1111	1
13	α¹³	1101	1
14	α¹⁴	1001	1

상기와 같이 구해진 벡터는 각 열이 모두 랜덤한 비트열임을 알 수 있다. 트레이스는 상기 벡터의 각 열 중 임의의 한 열을 선택하여 구하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 첫번째 열을 값을 트레이스로 한다. 실시예에서의 트레이스 값은 표1에 표시되어 있다.

상기와 같이 트레이스 값을 구하게 되면 이를 배열하여 행렬을 작성하게 된다. 상기 행렬은 다음과 같은 순서에 의해 표시된다.

구해진 트레이스를 상기와 같은 순서로 행렬에 대입하면 다음과 같은 행렬을 구할 수 있다.

이에 따라 각 행을 선택하게 되면 15개의 서로 다른 핑거프린팅 코드를 생성할 수 있게 된다. 여기서 차수가 증가하게 되면 상기 코드의 갯수도 증가하게 된다.

상기와 같이 코드가 생성되면 각 사용자에게 하나의 행을 할당하게 되므로 이에 따라 두명의 공모자가 공모공격을 시도하면 검출된 '1'의 위치에 의해서 공모자를 정확하게 확인할 수 있게 된다.

이후 상기와 같이 행렬 중 하나의 행을 구매자에게 할당하고 상기 행을 다음 식에 대입하여 워터마크 w를 구하게 된다.

여기서 m_i 는 행렬의 행에서 구해진 1비트의 핑거프린팅 코드이며 S는 PN sequence이다.

상기와 같이 워터마크를 구한 후 디지털 콘텐츠에 삽입하는 것은 당업자에게는 주지관용의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법을 도1에 도시된 6개의 영상에 대하여 삽입하는 과정을 통해 본 발명의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.

여기서 핑거프린팅된 영상의 PSNR(Peek Signal To Noise Rate)은 38dB 이상이 되도록 워터마크 삽입 강도를 가하여 인간의 시각으로 영상의 변경에 대한 차이점을 느낄 수 없도록 한다.

본 예제에서는 3차의 원시다항식인 x³ + x + 1을 이용하여 핑거프린팅 정보를 생성하고, 각각을 서로 다른 사용자에게 분배하게 된다. 여기서 각 사용자의 회원데이터베이스에는 사용자에게 할당된 원시다항식과 할당된 행을 기록하여 추후 불법 배포자 확인시 이를 이용할 수 있도록 한다.

사용자 1에게 {00101110}의 벡터를 할당하고 사용자 2에게는 {01011100}을 할당하게 된다.

이 두 사용자가 공모공격을 시도하는 경우 변경된 콘텐츠내에는 "00001100"의 코드를 추출할 수 있게 되며 상기 코드에서 다섯번째 비트와 여섯번째 비트가 1인 사용자를 찾게 되면 사용자 1과 사용자 2가 공모하였음을 알 수 있다.

도2는 두명의 공모자에 의해 공모된 영상으로부터 삽입된 핑거프린팅 코드의 검출결과를 나타낸다. 도에 의하면 공모한 사용자를 규정하는 위치의 상관도가 0.9이상이며 나머지 값들로 0.3이상으로 높게 나타난다. 따라서 {00101110}와 {01011100}인 코드를 가지는 사용자들이 공모하였음을 확인할 수 있게 된다.

일반적으로 인터넷상에서 사용되는 영상은 전송량을 줄이기 위해 압축을 하게 되므로 핑거프린팅된 영상이 손실압축될 경우 삽입된 코드가 삭제 또는 변경되어서는 안된다. 도3은 공모공격을 시도한 후 50%의 품질을 가지도록 하는 jpeg 압축을 한 경우의 핑거프린팅 코드 검출 결과를 나타낸다.

이 경우에도 사용자를 규정하는 위치의 상관도가 높게 나타나므로 공모된 사용자를 확인할 수 있다.

오디오 파일에 적용한 경우에도 표2에 도시된 것과 같이 공모자 검출정도를 확인해보면 압축을 사용하지 않은 평균공격이나 모자익공격등에는 100% 검출이 가능하며 공모공격후 MP3압축을 하는 경우에도 90% 이상의 검출이 가능함을 알 수 있다.

공격 형태	평균 공격	모자익 공격		평균공격 +MP3 압축	모자익공격 +MP3 압축
		1000 samples	1 초
공모자 검출률	100%	100%	100%	90%	93%

상술한바와 같이 본 발명의 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법에 의하면 핑거프린팅 코드의 생성이 간단하며 불특정 다수를 대상으로 하는 경우에도 용이하게 대응할 수 있어 편리하다는 효과가 있다.

또한 다수의 공모공격에도 공모자를 식별할 수 있으며 손실압축을 하는 경우에도 90%이상 공모자를 추적할 수 있어 디지털 콘텐츠를 효과적으로 보호할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

임의의 차수의 원시다항식을 선택하는 1단계와;

상기 원시다항식의 트레이스를 구하고 상기 트레이스를 차수에 따라 배열하여 행렬을 생성하는 2단계와;

상기 행렬 중 하나의 행을 구매자에게 할당하고 이를 이용하여 워터마크와 PN sequence를 구한 후 디지털 콘텐츠에 삽입하는 3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법.
제1항에 있어서,

구매자 별로 선택된 원시다항식과 상기 행렬에서 선택된 행이 구매자의 회원데이터베이스에 저장되는 것을 특징으로 하는 디지털 콘텐츠의 핑거프린팅 코드 생성 방법.