TW577033B - Secure public digital watermark - Google Patents

Description

年月日 修正補充 五、發明説明（ 背景 1 ·發明範圍 本發明和資料安全有關，並且本發明特別是和數位水印 有關。 2·相關背景之描述 /肖費者母日從内容提供者（C〇ntent pr〇Vider )處，透過各 種不同型式接收資訊，像是從電影、電視節目等等。當資 訊以類比標準型態傳送時，由於其類比發送信號之根I特 性’資訊或多或少是被保護的。舉例而言，一轉錄的電影 其影像品質比其原先類比版本要來的差。 k去數年來，對數位内容（digital c〇ntent )之需求持續增 加，一般而言，”數位内容”包含了一或多個數位資料集2 傳送，每一，’資料集”包含有可感知之資料（例如一靜態影 像、一電視畫面、字母與數字符號字元之表示、音塑、網 指令以及程式等等）。不同於類“號， 、内谷能被輕易地操控而不至影響到原來資料集之品 質’ ”品質”可透過影像視覺清晰度、音響回放時之聲音清 晰度、、於文字樓内或碼表内之字元正確性、以及其它因素 數位内容能輕易地予以操控，内容提供者 2 口數位内容傳播之腳步，部份原因亦是由於缺 几未心榷拷貝以及/或非法傳播其數位内容之保護 拷:二:成術用數=對^經授權 壞性方式對資料集進行嵌入資訊之行為(稱：二了)以： 4- “張尺度適· _家鱗(CNS) “^gx297公着)- 577033

件資料集之品質並未被降低，而當資料集正被使用時，該 水印能被_取，此種方式是將水印置人資料集之雜訊波道 而完成，”雜訊波道，，可以包含··例如伴隨著一影像内每一 映像點顏色之一些較不重要之位元。 Φ 並且，一水印可因不同資料集之操控方式而以彈性方式 嵌入，例如：影印式、掃瞄式、改變尺寸、修剪、以及色 ^操控等。當然’所選定彈性之程度依所能嵌人資料集之 資訊量而$，在此舉例說明：如果吾人所欲的是修剪的彈 性’-水印是以重覆方式置入於資料集之不同部份，如果 此-修剪彈性非吾人所欲，料此種重覆方式所消耗之頻 寬可予以重置，以用來改善資料集之品質。 裝

線 —現今，存在兩種型式之水印：（1)公眾水印；以及私 密，水印。此兩種水印有不同功能。舉例而言，_，，公眾水 印可為廣疋使用之軟體所讀取，並且通常是俾使資料集 之消費者確認其來源，因此，公眾水印是用以嵌入翻印權 告不、許可證件或其它資訊，此資訊可為消#者透過廣泛 使用之而獲取’然而公眾水印是相對地較易於 加以偽造。 4 、一私始、水印”為使用類似密碼學對稱金鑰技術之内嵌數 位水印’但是μ金鑰是秘密地被持有，只有具有應用該私 密水：之人或個體，通常是内容之原始擁有者方能知曉。 為了項取（目W ’將私密水印置人資料集時需要秘密金輪 之相關訊息’❿且’私密水印是不易被移除的。此種方: 可使原始擁有者辨知是否侵犯版權，並且㈣資料集之所 -5-

577033 乘 J ) 4 録:： | 獨.无！ A7 t -一一二一—〜〜.---丨_ B7 ............ - ---------------------------------- .... 五、發明説明（3 ) 有權。然而，因為秘密金鑰需被秘密保有，讀取者所能讀 取秘欲金鑰之軟體對使用大眾而言較不普遍，因此使用私 密水印，其本身將阻礙了合法消費者檢查數位内容是否為 國外或國内版權法所涵蓋，亦將阻礙了當消費者具有對數 位内容使用許可之授權時，其許可關係之辨認，同時亦將 妨礙其它置放於私密水印内之訊息存取。 因此，在現今設計下，除非公眾水印及私密水印兩者同 ，使用，否則未經授權翻印及/或數位内容散佈將會持 續。很不巧地，當應用兩種型式之水印時，將造成令人盔 法接受之頻寬數量大量使用，並將因此對資料集之品質產 生影響。因此，如能開發出一種結合公眾水印及私密水印 優點之新水印技術，將能產生助益。 發明摘要 簡要地說，本發明和一加密裝置有關，該加密裝置包本 一内邵記憶體、以及一包含於封裝内之處理器。該内部記 憶體包含一預定區域以接收金鑰用以產生一覆蓋水印，該 預疋區域之内容是無法自封裝外存取，該處理器拫據金鑰 產生覆蓋水印，並且將覆蓋水印插入將被傳出之資料集 内。 圖7F概要描述 本發明之優點及特性將因下列本發明之詳細描述而明 顯。其中： 圖1之圖樣為一透過加密裝置提供數位水印之數位平A 之說明實施例。 口 -6 -

圖2之圖樣為白人 、 徵之處in _、、s —加密裝置、且具有數位水印功能特 〈處理早兀〈說明實施例。 圖3之圖樣為圖2之# 圖4之圖樣為圖2及圖3之早處7°理\詳細表示之說明實施例。 圖5之圖樣為圖4加密 ：基厘《說明實施例。 圖…固 在裝置义說明實施例。 圖7 = ^ 了對一水印之金鍮接收或產生。 程圖。 發明之具體實施例之水印處理之說明流 具體實施例之詳細描述 數=印本之=具r施例是關聯到-用以 特性且不會對使用者暴露該水印之 目的、 某些硬體及作業方法係為說明之 :被廣<構建’並非用於限制本發明之範圍。 為闡明本發明之^σ肪 述碌…以下某些專業名詞是用以描 有處==能：。特別是，―”電子系統"包含任何具 開放式、可程式化數t;台 ^ m ^ 0β ^ (例如·可移動式電腦、桌上 m.、網路電腦、前端控制盒 等等)、影像存取設備(如印表機、複印 自動榧員機等等。"數位資訊"通常包 ^枓、位址、控制信號或其結合之—或多個位元。 碼參:碼=關之相關術語：，，金鍮|，包含-編碼及/或解 3數’此參數可以是一串二進位資科，例如：⑴為一 非對稱加密函數所使用之公眾或私密金 577033

維斯（Rivest)、雪米爾（Shamir)、及亞德曼（Adieman) ”RSA"之函數、橢圓曲線等等）；或⑺為執㈣稱加密函 數(例如；資料加密標準，，DES")之二電子系統之間所秘密 分享之秘密金鑰。"數位簽章"為以簽署之私密金鑰加密之 數位資#，用以確認資訊在數位簽署過後並未被非法更 改。換句話說，數位簽章確認了數位資訊之完整性。該數 位簽章可被全部提供，或是以單向隨機定址函數產生摘要 方式提供。"單向隨機定址函數，，為_數學或其他種類函 式，該函式可將不同長度之資訊轉換成固定長度，因此稱 之為"摘要"。名詞，，單向，，意指未存在有一反函數可將一固 疋長度之摘要回復成原始訊息之任何可辨識部份。"數位 註明"在A定義為用以判識資訊傳送者之數位資訊，舉例 而言，-數位証明可包含-公眾金鑰，用以伴隨被証明之 電子系統或身份(如人、公司等等）’該公眾金鑰和証明授 權當局之私密金鑰一齊加密。"証明授權當局"包含製造業 者、商業聯盟、政府單位、銀行及其他為 ；賴 機構。 $ 1枯顆义 圖1心圖樣顯示了使用本發明之電子系統丨〇 〇之具触 列。電子系以。。包含一處理單元ll0以及—伴隨：元 、·且130艾王記憶體12〇，處理單元11()包含—處理器 :以是-般用途之微處理器、數位信號處理器、微處理 詻、具有處理功能之特殊用途積體電路（ASIc)、以 人 艾邏輯等等。晶元組丨3 〇透過諸多匯流排： 徘14〇、記憶體匯流排150以及匯流排160，以路由资訊 -8 -

577033 fr^：i4..................一…' 'I . · ； " ϊ j ： f ' · ! ! ， 二 .、乂 ： ' A7

發明說明 流。匯流排160之實施例可包括一多工匯流排（例如週邊 儿T互連"PCI，，匯流排）、一工業標準架構（ISA)匯流排、 或疋任何其它型式之匯流排架構。匯流排1 6 〇是預劃為單 =匯况排，但是其亦可透過橋接電路相互連結而成為眾多 [⑽排在本例中’當一裝置和匯流排1 6 0連接時，該裝 置疋被認為至少和匯流排丨6 〇相連之眾多匯流排其中之一 相連接。 如圖所不，數位水印功能可被和處理器丨8 〇通聯之分離 加岔裝置1 7 0所支援，亦可被任何實施例數目例如··應用 於晶元組130内之邏輯或是和匯流排16〇相連之週邊裝置 所支援。當然，尚存在有其他具體實施例，其中，雖然在 設計上有些微不同，卻未脫離本發明之精神及範圍，例如 將數位水印功能和處理單元11〇之處理器18〇相整合而得 以排除加密裝置1 7 〇。 圖2為置放於電子系統丨〇 〇之處理單元丨丨〇之說明實施 例。控制著電子系統丨〇 〇之數位水印功能，處理單元1 i 〇 疋和一嵌入在系統基底21〇上之連接器2〇〇相連結。一般 而吕，"系統基底” ；2 1 〇包含一由任何材料或由多種材料組 合而成之電路板（例如··主機板、附屬卡、多功能卡等 等）’並且積體電路（IC)裝置可附加其上。本實例中，連 接器2 0 0使得位於系統基底2丨〇和處理單元丨丨〇間之通訊 得以達成，任何型式之連接器2 〇 〇皆可被使用，包含圖中 所示之標準陰性邊緣連接器、導線場連接器、和系統基底 2 1 0相連插座等等。 -9 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) η

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A7 B7 五、發明説明（7 圖3所顯示為處理單元丨丨〇之具體實施例，處理單元η 0 之特徵為具有一處理器基座3 0 0，該基座可為任何型式之 材料所形成，對該類材料而言，可透過廣為人知之技術 (例如焊接）而將電路附加其上。於此，包含連接器3 2 0之 處理器基座300牢固地為封裝31〇所覆蓋，以保護其電路 不受損壞或是為有害污染物所污染，連接器3 2 〇可被改造 以構建一機械及電子連接通路和圖2中之連接器2〇〇相連 接，在此實施例中，連接器3 2 〇包含一標準陽性邊緣連接 器。 圖4為處理器基座3〇〇之說明實施例，處理器基座3〇〇之 電路包含了固定於處理器基座3〇〇之侧面上端平面33()之 處理器1 8 0 (但並非僅限制於處理器丨8 〇 )，並且加密裝置 170固疋於側邊背面平面34〇。為和處理器18〇達成通 聯，於本實施例中，加密裝置17〇可透過侧邊背面匯流排 (未顯示於圖中）和處理器4〇〇相連接。或者是，加密裝置 170可和圖中所示處理器匯流排4⑽亦或前端匯流排 接。 圖5為加密裝置1 7 〇之具體實施例 琢裝置通常包含韌 月豆（firmware)以控制數位水印作業及提供一安全環境，因 為該韌體是無法為電子系統之使用者所存取，可疒 取性：透過眾多技術達成，例如限制使用者對内部記憶‘ (指足儲存韌體（描述於下）特別區域進行存取，可防:二 般文字格式之内容從加密裝置170内被移除 中，加密裝置170之韌體可產生或回復—，; ' ^ 復盍水印丨丨，即

裝 訂

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為一具有公眾水印屬性之私密. ,^ . 〈私在水印。舉例而言，一用以產 生私密水印之秘密金鑰是祜恭 ^ 被載入勃體内，且仍保有其私密 性，載入秘密金鑰之動作可葬Λ ^ ^ ^ J精由，例如，對秘密金鑰和加 途、裝置17〇之公眾金鑰—齊加密。 如圖5二所示，加密裝置17〇之實施例包含一多重晶元之 怎用，琢多數晶兀包括第_積體電路㈤）⑽及第二積體 電路5 2 0，兩者和内部匯流排540相連接。於一實施例 中為防止位於内部g流排54〇上之信號分析，積體電路 500及520兩者是内含於多重晶元封裝之内。當然，另一 種可選擇《万式為’如果吾人所欲為多重封裝保護，積體 電路5 00及5 2 0在被封裝之前，亦可置放於分離之積體電 路封裝内。另一種方式則為：如果吾人可承受較低安全 性，積體電路500及520可置放於分離封裝内，而不需有 共同封裝。 如圖中所示’第2積體電路52〇包含内部記憶體525以及 之支援邏輯530，支援邏輯53〇包含介面電路以操控 從第積體電路裝置5〇〇所接收或路由至該裝置之資訊。 另一種可選擇之方式為，支援邏輯53〇包含一或多個加密 引擎以和第一積體電路裝置5()()通聯，進行各種不同之加 达、作業’這些加密引擎以對稱式（例如植基於資料加密標 準’’DES”）加密/解密單元或是非對稱式（例如植基於rSA) 加密/解密單元進行作業。 圖中更進一步指出，於本實施例中，内部記憶體5 2 5包 含非揮發性記憶體，例如，唯讀記憶體（ROM )、可銷去性 -11 - 本紙張尺度適财關家鮮(CNS) Μ規格(謂χ 297公爱) 577033 年月a1|多今Ί l 補充I_ B7 —_ 五、發明説明（9 ) 可程式化唯讀記憶體（EPROM)、電子可銷去性可程式化 唯讀記憶體（EEPROM)、或快閃記憶體。内部記憶體525 内載有軟體程式碼，當被執行時，將使得覆蓋水印嵌入資 料集，内部記憶體之一部份包含了為軟體程式碼所產生内 含於加密裝置4 1 0 (自此後稱為”水印金鑰”）之覆蓋水印而 使用之金鑰，該部份不能為使用者所存取。 圖5之第一積體電路裝置500為包含了少量非揮發性記 憶體510之邏輯電路505。邏輯電路5〇5包含處理器 511、一可選擇性亂數產生器（RNG)512 (如虚^所示）， 以及一匯流排控制單元513。亂數產生器（RNG) 512產生 數值以於加密裝置i 70内部產生金鑰，匯流排控制單元 5 1 3提供一介面透過處理器匯流排4 〇 〇以控制於加密裝置 170及圖4中主機處理器180之訊息傳送，並且和第二積體 電路裝置520相通聯。僅管並未顯示出來，另一種可選^ 之方式為，邏輯電路505可包含一或多個加密引擎以支援 第二積體電路裝置520進行加密通聯。 如果存在一保護機制可防止對水印金鑰存取其一般文 字，則水印金鑰是可預劃被儲放於封裝外部。舉 吾人可使用美國專利案號5,757,919、案名為”力=;分 頁子系統”所描述之秘密分頁技術，在此引用以為參考， 此技術將納入水印金鑰之單向隨機定址數值之完整檢查閥 (ICV)〈指派，完整檢查閥（ICV)在開始輸出水印金鑰之 前是被儲存在一安全環境之中，在對加密裝置送回水Γρ金 鑰之同時，其進行一隨機定址作業，並且此隨機定址結果 -12-

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五、發明説明（1Q 是和單向隨機定址數值進行比較，如果兩者吻合，水印金 瑜可，加密裝置所使用，否則將被棄置，其它保護機制5 可被X互使用，例如將水印金鑰以一加密型式儲存。 圖6為一用以接收金鑰以回復及產生覆蓋水印之電子系 統之說明實施例之流程圖。首先，於區塊6〇〇内所示為二 水印金鑰用以產生覆蓋水印，該覆蓋水印有下列兩種來 源：（1 )來自圖5之亂數產生器5 i 2所產生之種子數值或 是（2)從外部來源載入至加密裝置。該水印金鑰只有為1 用該覆蓋水印以防止内容被非法使用之個體所知。於稍後 之=中，於一實施<列，水印金鑰載入是藉由冑水印金鑰 及扣^至一加密裝置之公眾金鑰加密、以及將加密水印金 鑰傳运至加抢裝置而完成。因此，只有加密裝置能夠透過 解密(區塊610)以重獲水印金鑰。現在，以其一般文字格 式，水印金鑰是儲存於加密裝置（區塊62 内，且將不在加密裝置外部提供一般文字格式。己“ 圖7所示為重獲一覆蓋水印來自或應用一資料集之覆蓋 水！說2流程圖’對—包含於電子系統(區塊7G°)内之 資: 口其將決足是否從資料集讀取一水印或是對資 料—费覆蓋水印。如果該水印是被讀取（區塊71 〇)， 加！葵：载入第一個可執行檔至内部記憶體，並且該執行 曰—所儲存〈水印金鑰以重獲覆蓋水印（區塊7 2 〇及 二：1。復技術為從-事先決定之資料集雜訊波段 另種万/去，在決定覆蓋水印是寫入資料集（區塊7 4 0 ) 訂 m -13-

577033 ίίΜ.Η i

之同時’加岔裝置載入第一可勃 禾一 J執仃檔至内邵記憶體，勃 行檔之執行是用以加密訊自，％ B肢#丄+ 此執 矾息並且將精由使用儲存之水印

金鑰以覆蓋水印型式嵌A杳祖隹 P 土八欺入貝枓集（區塊75〇及77 波段。吾人可預劃之另一種選擇 再矹 裡選擇為覆蓋水印需在嵌入雜訊 波段（區塊7 6 0 )之前產生。 在某些不範的實施例已經被描述並且以所附圖示顯示 時’吾人應了解到，此類實施例是僅為說明之目的，而非 用以限制本發明之廣度，並且因為對_般熟知此領域之人 士可產出種種其B修；了，因此本發明不受限於所示及所述 特別之構型及排列。 圖式元件符號說明 100 電子系統 110 處理單元 120 主記憶體 13 0 晶片組 140 主機匯流排 150 記憶體匯流排 160 匯流排 170 加密裝置 1 80 處理器 200 連接器 2 10 系統基底 3 00 處理器基底 3 10 封裝 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 577033 7 0 14'丨匕.，丨 A7 B7 五、發明説明（ 12 ) 320 連接器 3 3 0 側邊上端平面 340 側邊背面平面 400 處理器匯流排 500 積體電路（I C )裝置 505 邏輯電路 5 10 非揮發性記憶體 5 11 處理器 5 12 亂數產生器（RNG) 5 13 匯流排控制單元 520 第二積體電路裝置 525 内部記憶體 530 支援邏輯 540 内部匯流排 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

Claims (1)

1. 577033

   m 第089101175號專利_請案 中文申請專利範圚替換本(92年u月) 申请專利範園 1· 一種加密裝置，包含·· 一封裝； :包二於封裝内之内部記憶體，該内部記憶體包括〆 預—F二《區域用以接收金鑰以產生一覆蓋水印，該 預疋區域之内容在封裝外部是無法存取的；以及 垃一包t於封裝内之處理器，並且和該内部記憶體相連 器從金鑰產生覆蓋水印，並且將覆蓋水印 甘欠入即將傳出之資料集。 2·如申請專利範圍第！項之加密裝置，進一步包含一置於 亂數產生器’該亂數產生器產生-數值用以 3.如申請專利範圍第i項之加密裝置，其中，該内部記憶 體進-纟包含軟體以根據於輸入之金鑰產出覆蓋水 印〇 4·如申請專利範圍第i項之加密裝置，其中，該内部記憶 心進-步包含一第一可執行程式，當該程式為處理器 所執行時，對即將傳出之資料集嵌入覆蓋水印。 5.如申請專利範圍第4項之加密裝置，其中，内部記憶體 進一步包含一第二可執行程式，當該程式為處理器所 執行時，從傳入之資料集擷取覆蓋水印。 6·如申請專利範圍第丨項之加密裝置，其中，該内部記憶 體進一步包含一私密金鑰，以在金鑰儲存於事先決定 之内部記憶體區域之前，對置放於加密格式内之金鑰 進行解密。 。 7. —種加密系統，包含： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 577033 -·|-

   一乐統基座；以及 二：器基座和系統基座相連接’該處 =裝置’其包括⑴-内部記憶體，包含-預 接收保留金鑰以產出-覆蓋水印，該水印 為&眾可存取之私密水印；以及f 一 ? ^之處理器’該處理器用以從金鑰產生相 獲覆覆盍水印嵌入資料集，就是從資料集重 8·如申請專利範圍第7項之加密系統，其中，該加 進一步包含一内含内部記憶體和處理器之封裝。 9.如申請專利㈣第8項之加“統，其中， 於内部記憶體之預先決定區域，並且無法自封裝$ 存取。 巧 10·如申請專利範圍第8項之加密系統，其中，該加密裝置 進一步包含一亂數產生器’產生數值用以完全於封 内部產出金鑰。 11. 如申請專利範圍第9項之加密系統，其巾，該加密裝置 之内部記憶體進一步包含根據輸入金鑰以產出覆蓋 印之軟體。 12. 如申請專利範圍第u項之加密系統，其中，該軟體是 儲存於内部記憶體事先決定區域内。 &疋 13. 如申請專利範圍第9項之加密系統，其中，該加密装置 之内部記憶體進一步包含一可執行程式，以從資料集 揭取覆蓋水印。 14·如申請專利範圍第i 3項之加密系統，其中，該可執行 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   該系統基座 該系統基座 私式疋儲存於内邱二 、 ^ ^ 円邵5己憶體事先決足區域内。 15·如申請專利笳 '円。 1圍罘9項之加密系統，其中，加密裝f之 内邵記憶體進—击4入^ \ ^ 加在裝置< 密格式之八你，匕3 一私密至鑰，對應到初始之加 ‘”事先^「’當將該金鑰以解密格式儲存於内部記 ::事先決疋區域内之前，載入至 —統，其中該系統基座 17·如申請專利範圍第7項之加密系統，其中 包含一可移除附屬卡。 18·如申請專利範圍第7項之加密系統，其中 包含一智慧卡。 19· 一種加密方法，包含： 自加密裝置之内部記憶體之保留區域載入-金鑰，該 保留區域只能為加密裝置内部之邏輯所存取； 自加密裝置内之金鑰產出—覆蓋水印，該覆蓋水印為 一私密水印具有公眾水印之功能；以及 將孩覆蓋水印嵌入即將外送之資料集之雜訊波段。 20. —種解密方法，包含： 自加密裝置之内部記憶體之保留區域載入一金鑰，該 保留區域只能為加密裝置内部之邏輯所存取； 接收一資料集； 自加密裝置内之資料集之雜訊波段擷取覆蓋水印，該 覆蓋水印為一私密水印具有公眾水印之功能；以及 決定是否所擷取之覆蓋水印符合覆蓋水印之主要複 本0 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 7033 >.8.14 第〇891〇1175號專利申請案 中文i式替換頁(92年8月） 500 . 14 i > t*}^ 573 505 511 5S @ ,540

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