WO2025056772A1 - Verfahren und system zur zeichenanzahlneutralen einbettung einer digitalen signatur in ein digitales dokument - Google Patents

Verfahren und system zur zeichenanzahlneutralen einbettung einer digitalen signatur in ein digitales dokument Download PDF

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WO2025056772A1
WO2025056772A1 PCT/EP2024/075670 EP2024075670W WO2025056772A1 WO 2025056772 A1 WO2025056772 A1 WO 2025056772A1 EP 2024075670 W EP2024075670 W EP 2024075670W WO 2025056772 A1 WO2025056772 A1 WO 2025056772A1
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Malte HELLMEIER
Haydar QARAWLUS
Hendrik NORKOWSKI
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
    • G06F21/16—Program or content traceability, e.g. by watermarking
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/60—Protecting data
    • G06F21/64—Protecting data integrity, e.g. using checksums, certificates or signatures

Definitions

  • This patent application relates to a computer-implemented method, system and computer program product for the character-neutral embedding of a digital signature in a digital document.
  • Signatures of digital data are used to mark data that is worthy of protection and can, for example, document the origin, copyright, usage rights or similar properties assigned to the data.
  • Signatures can be used, for example, in the form of watermarks in files and Data can be entered. This allows information and instructions to be integrated into the data, either visibly or invisibly.
  • hidden digital signatures are often easy to remove from user-oriented file formats such as text-based files, image or audio files, as they are not transferred when the file content is copied and pasted into different applications.
  • WO 2010/131939 A1 describes a text steganography method in which a binary-coded signature is embedded in the spaces present in the text by representing each 0 in the signature as one space and each 1 in the signature as two spaces.
  • this results in increased storage requirements and the number of characters.
  • the difference between one and two spaces is clearly visible to the user. This makes the signature easily noticeable and also disrupts the flow of the document.
  • the aim of this application is therefore to enable the character-neutral embedding of digital signatures in data.
  • a computer-implemented method for character-neutral embedding of a digital signature in a digital document is implemented using a document character set associated with the digital document, said document character set comprising a plurality of digital symbols.
  • a document character set can be a character set for text representation such as UNICODE, BIG5, ASCII or similar character set, or a character set for the color representation of pixels, such as RGB color representation, YUV color representation or similar, or a character set for the representation of audio data or similar.
  • the method comprises, in one step, encoding the digital signature into an encoded digital signature consisting of a sequence of code symbols from a code character set that is included in the document character set.
  • the code character set thus forms a subset of the document character set.
  • any signature can be converted into an encoded signature.
  • the method comprises creating a signed digital document in which, instead of at least a subset of source symbols of an source character set included in the document character set used in the digital document, the sequence of code symbols of the encoded digital signature is used character by character.
  • source symbols and code symbols are chosen so that all these symbols have the same number of characters and the source symbols and the code symbols are digitally different but have the same effect in a user view.
  • Equivalent means that the symbols appear the same or very similar to the human eye, so that it is not immediately apparent to a user that different symbols have been used. Symbols are also considered to have equivalent effects if differences can only be made visible through strong magnification or a different representation method than usual.
  • the process thus enables a character-neutral and invisible embedding of a digital signature in a document. Since the signature is embedded based on the document symbols visible to the user, the signature is retained even during a copy-paste operation, thus preventing accidental deletion of the signature.
  • the source symbols and code symbols can all have a similar or preferably the same memory footprint, making the embedding memory-neutral or nearly memory-neutral.
  • the method may further comprise a step of determining the source character set and/or the code character set, for example based on the type and/or content of the digital document.
  • possible candidates for the source character set can be identified based on a frequency analysis of the symbols used in the document.
  • a suitable code character set can then be determined based on the document type, or, if this is not possible, an error message can be issued. This allows for automation of the process and increases usability.
  • the output character set comprises at least one output symbol and the code character set comprises at least two code symbols.
  • the source character set and code character set are preferably disjoint, but it is alternatively also possible for the code character set to comprise the source character set or at least a subset of the source character set.
  • embedding of a digital signature in a text document is enabled, wherein preferably the document character set is a text-based character set and the source symbols and code symbols are displayed in the user view as characters with the same effect.
  • the document character set is a text-based character set and the source symbols and code symbols are displayed in the user view as characters with the same effect.
  • This can be achieved, for example, by using a Unicode-based document character set, where the source symbols and code symbols are different code points of the Unicode-based document character set, which are displayed as spaces in the user view.
  • the standard space character (U+0020) can be used as the source character set, while the code alphabet can be a subset of at least two characters of the characters U+0020, U+2004, U+2008, U+2009, U+205F, and U+202F. These characters are all visually represented as spaces in the user view and have the same effect on the user.
  • the described method is also suitable for embedding invisible signatures or watermarks in other data, such as images or audio data.
  • data such as images or audio data.
  • identical but digitally different color tones can be used, especially in images containing many pixels of the same color.
  • audio data have the same effect on the user or are outside the audible range.
  • this data can also be replaced with an encoded signature, which has the same effect and is character-neutral.
  • the digital signature can be used, in particular, to specify a usage characteristic of the digital document.
  • a usage characteristic of the digital document For example, the author, intended use, or usage restrictions can be embedded in the document. Usage restrictions can, for example, specify that the document may not be passed on or may only be used until a certain date.
  • the application further includes a computer-implemented method for using a document signed with a digital signature.
  • the encoded digital signature is first read and decoded. Subsequently, an operation specified by the encoded signature can be performed.
  • This operation can, in particular, relate to the use of the digitally signed document, for example, a deletion operation, a storage operation, an overwrite operation, or Operation, sending operation, or non-sending operation.
  • this method can also be used to implement a usage restriction specified by the signature.
  • a check is made to determine whether a digital signature is present that restricts or prohibits the current usage operation (deletion, sending, etc.). In this case, the usage operation can be prevented, and a warning or error message can be issued instead, or an automatic notification can be sent, for example, to an owner of the digital document.
  • Reading the digital signature can be achieved, for example, through a plug-in in the email program that checks documents for the presence of a digital signature before sending them and then prevents them from being sent if a signature is found that prohibits sending.
  • a plug-in in the email program that checks documents for the presence of a digital signature before sending them and then prevents them from being sent if a signature is found that prohibits sending.
  • embedding the digital signature can prevent sensitive data from falling into the wrong hands.
  • the application further relates to a system for embedding a digital signature in a digital document in a character-neutral manner, the system comprising at least one input unit for inputting the digital document and/or the digital signature and a storage unit for storing the digital document and a document character set associated with the digital document.
  • the input unit can include an interface for user input, for example via a keyboard, or the input unit can also include remote input, for example via an interface to the Internet.
  • the document character set comprises a plurality of digital symbols, wherein the document character set comprises a source character set and a code character set, and source symbols of the source character set and code symbols of the code character set all have the same memory requirements, wherein the source symbols and the code symbols are digitally different and have the same effect in a user view.
  • the system further comprises a processor configured to perform the steps of embedding the signature in the digital document.
  • the processor is configured to encode the digital signature into an encoded digital signature consisting of a sequence of code symbols, and the processor is further configured to create a signed digital document in which the sequence of code symbols of the encoded digital signature is used character by character instead of at least a subset of source symbols of the source character set used in the digital document.
  • the present application comprises a computer program product comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to perform the described method.
  • Fig. 1 shows a schematic flow of the described method for character-neutral embedding of a digital signature using Unicode text as an example
  • Fig. 2 An example of the generation of the encoded signature is further illustrated in Fig. 2.
  • the signature "W?” is encoded into the above-mentioned space alphabet, consisting of the characters U+2004, U+2008, and U+2009.
  • each character, or symbol, in the signature is assigned a number according to its corresponding Unicode code point. This number is then converted into a binary byte.
  • the "W” is represented as 87, or 01010111, while the "?” is represented as 63, or 00111111.
  • the watermark "W?” is converted to bits 0101011100111111.
  • a 0 represents a three-per-em space (U+2004), a 1 a punctuation space (U+2008), and a 2 a thin space (U+2009).
  • the watermark is first encoded as described above.
  • the encoded watermark is then inserted 131 into the cover text 111.
  • Each identified space is replaced: first, one after the other, with the six spaces from the space alphabet that represent the "W,” then with the six spaces from the space alphabet that represent the "?", followed by the separator.
  • the insertion process then begins again. Since the cover text in this example contains 22 spaces, the encoded watermark can be inserted more than once, but not quite twice.
  • the process of reading a cover text including signature is carried out analogously backwards by decoding the signature encoded in the spaces.
  • the embedded signature is retained even when the text is copied (copy-pasted), reducing the risk of accidental loss of the signature.
  • Fig. 4 further shows a flowchart for a computer-implemented method for using a digitally signed document.
  • a check is first performed in step 402 to determine whether the document contains a digital signature.
  • step 404 the originally selected document operation is performed without restrictions.
  • step 403 If a digital signature is detected in the document, it is checked in step 403 whether the digital signature results in a restriction of the selected document operation.
  • step 404 the document operation originally selected in step 401 is executed without restrictions.
  • the document operation from step 401 can, for example, be a send operation, i.e., the document is to be sent via email or digitally distributed by another means.
  • a check is now performed to see whether a signature is embedded in the document that restricts its distribution. If, for example, the signature states that the document may only be distributed internally and not externally, an error message can be issued when attempting to send the document externally, or the attempted transmission can be reported.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a system 500 for embedding a signature in a digital document.
  • the system includes an input medium 540, via which the digital document and/or the signature to be embedded can be entered into the system 500.
  • the input medium 540 can be designed as an input interface that receives inputs from the system's periphery or from a memory. The input does not have to be made in close temporal connection with the embedding of the signature, but can also have been made beforehand.
  • An external input can, for example, be made by a user via input devices 152 such as a keyboard or mouse. Alternatively, input can be made by data transmission from the Internet 154 or from another remote storage location 156.
  • the system 500 further comprises a storage medium 530, which can be located locally or remotely.
  • the storage medium 530 comprises a data memory 532 in which data, such as the digital document to be signed or the digital signature, can be stored.
  • the storage medium 530 contains an instruction memory 534 which contains instructions for executing a program for embedding the digital signature in the digital document.
  • the system further includes a processor configured to execute instructions from the instruction memory.
  • the processor is thus configured to encode the digital signature into an encoded digital signature consisting of a sequence of code symbols of the code character set and to create a signed digital document in which at least some of the source symbols are replaced character by character by the code symbols.
  • the digital signature can be inserted character by character instead of the source symbols when creating a document. For example, when entering text via the keyboard, a code symbol belonging to a predefined signature can be automatically inserted instead of each space typed by the user.
  • the described methods can also be implemented in a computer program product, for example an app, so that the computer program product carries out the described method steps when executed.

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Abstract

Beschrieben wird ein computerimplementiertes Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zur zeichenneutralen Einbettung einer digitalen Signatur (112) in ein digitales Dokument (111), unter Verwendung eines dem digitalen Dokument zugehörigen Dokumentzeichensatzes umfassend eine Mehrzahl digitaler Symbole. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: kodieren (122, 123) der digitalen Signatur (112) in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen eines Codezeichensatzes der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist; und Erstellen (124) eines signierten digitalen Dokuments, in dem anstelle zumindest einer Teilmenge von in dem digitalen Dokument (111) verwendeten Ausgangssymbolen eines Ausgangszeichensatzes, der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist, zeichenweise die Abfolge der Codesymbole der kodierten digitalen Signatur verwendet wird. Die Ausgangssymbole und die Codesymbole sind digital unterschiedlich und in einer Nutzeransicht gleichwirkend.

Description

Verfahren und System zur zeichenanzahlneutralen Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument
Die vorliegende Schutzrechtsanmeldung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zur zeichenanzahlneutra- len_Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument.
Signaturen digitaler Daten dienen zur Kennzeichnung schützenswerter Daten und können beispielsweise den Ursprung, das Copyright, die Nutzungsrechte oder ähnliche den Daten zugeordnete Eigenschaften dokumentieren. Diese
Signaturen können beispielsweise in Form von Wasserzeichen in Dateien und Daten eingepflegt werden. Hierdurch können, entweder sichtbar oder unsichtbar, Informationen und Anweisungen in die Daten integriert werden.
Außerdem beschäftigt sich die Steganographie, ein Teilgebiet der Kryptographie, mit dem Verstecken von Daten in anderen Daten. Dies ist in manchen Dateitypen einfach möglich, geht aber üblicherweise mit einem erhöhten Speicheraufwand und/oder Sichtbarkeit in der Datei einher.
Außerdem sind versteckte digitale Signaturen bei nutzerorientierten Dateiformaten wie textbasierten Dateien, Bild- oder Audiodateien oft einfach zu entfernen, da sie bei einer Copy-Paste Operation des Dateiinhalts in verschiedene Applikationen nicht mit übertragen werden.
WO 2010/131939 Al beschreibt ein Verfahren der Text-Steganographie, bei dem eine binär-codierte Signatur in die im Text vorhandenen Leerzeichen eingebettet wird indem jede 0 der Signatur als ein Leerzeichen und jede 1 der Signatur als zwei Leerzeichen dargestellt werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Speicheraufwand und die Anzahl der Zeichen steigt und je nach verwendeter Textart ist der Unterschied zwischen einem und zwei Leerzeichen auch für den Nutzer gut sichtbar. Dadurch wird aber zum einen die Signatur leicht bemerkt und außerdem der Lesefluss des Dokumentes gestört.
Somit liegt dieser Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine zeichenanzahlneutralen Einbettung digitaler Signaturen in Daten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren, das System und das Computerprogrammprodukt gemäß der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein computerimplementiertes Verfahren zur zeichenanzahlneutralen Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument gemäß der vorliegenden Anmeldung ist implementiert unter Verwendung eines dem digitalen Dokument zugehörigen Dokumentzeichensatzes, wobei dieser Dokumentzeichensatz eine Mehrzahl digitaler Symbole umfasst.
Ein Dokumentzeichensatz kann hierbei ein Zeichensatz zur Textdarstellung wie UNICODE, BIG5, ASCII oder ähnlicher Zeichensatz sein, oder ein Zeichensatz zur Farbdarstellung von Pixeln, wie beispielsweise die RGB-Farbdarstel- lung, YUV-Farbdarstellung oder ähnliches, oder ein Zeichensatz zur Darstellung von Audiodaten oder ähnliches sein.
Das Verfahren umfasst in einem Schritt das Kodieren der digitalen Signatur in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen eines Codezeichensatzes der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist. Der Codezeichensatz bildet somit eine Untermenge des Dokumentzeichensatzes. Durch den Codezeichensatz können beliebige Signaturen in eine kodierte Signatur übertragen werden.
Als weiteren Schritt umfasst das Verfahren das Erstellen eines signierten digitalen Dokuments, in dem anstelle zumindest einer Teilmenge von in dem digitalen Dokument verwendeten Ausgangssymbolen eines Ausgangszeichensatzes, der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist, zeichenweise die Abfolge der Codesymbole der kodierten digitalen Signatur verwendet wird.
Es werden somit speziell selektierte Symbole des digitalen Dokuments durch die kodierte digitale Signatur ersetzt.
Hierbei werden Ausgangssymbole und Codesymbole so gewählt, dass alle diese Symbole dieselbe Anzahl an Zeichen haben und die Ausgangssymbole und die Codesymbole digital unterschiedlich und aber in einer Nutzeransicht gleichwirkend sind.
Gleichwirkend bedeutet hierbei, dass die Symbole für das menschliche Auge gleich oder sehr ähnlich aussehen, so dass es für einen Benutzer nicht direkt erkennbar ist, dass unterschiedliche Symbole verwendet wurden. Symbole werden auch dann als gleichwirkend erachtet, wenn Unterschiede nur durch eine starke Vergrößerung oder eine andere als die übliche Darstellungsweise sichtbar gemacht werden können.
Somit wird durch das Verfahren eine zeichenanzahlneutrale und für den Nutzer nicht sichtbare Einbettung einer digitalen Signatur in ein Dokument er- möglicht. Da die Einbettung der Signatur auf Basis der für den Nutzer sichtbaren Symbole des Dokuments erfolgt, bleibt die Signatur auch bei einer Copy- Paste Operation erhalten, so dass insbesondere ein versehentliches Löschen der Signatur verhindert wird.
Optional können die Ausgangssymbole und Codesymbole alle einen ähnlichen oder vorzugsweise denselben Speicherbedarf haben, wodurch die Einbettung speicherneutral oder annähernd speicherneutral möglich ist.
Optional kann das Verfahren weiterhin einen Schritt zum Bestimmen des Ausgangszeichensatzes und/oder des Codezeichensatzes umfassen, beispielsweise basierend auf dem Typ und/oder Inhalt des digitalen Dokuments.
Hierbei können zum Beispiel mögliche Kandidaten für den Ausgangszeichensatz anhand einer Häufigkeitsanalyse der im Dokument verwendeten Symbole ermittelt werden. Anhand des Dokumenttyps kann dann ein passender Codezeichensatz bestimmt werden oder, falls dies nicht möglich ist, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Somit ist eine Automatisierung des Verfahrens möglich und die Benutzbarkeit wird erhöht.
Um eine zeichenanzahlneutrale Kodierung zu ermöglichen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Ausgangszeichensatz mindestens ein Ausgangssymbol umfasst und der Codezeichensatz mindestens zwei Codesymbole umfasst.
Der Ausgangszeichensatz und Codezeichensatz sind hierbei vorzugsweise disjunkt, es ist alternativ aber auch möglich, dass der Codezeichensatz den Ausgangszeichensatz oder zumindest eine Teilmenge des Ausgangszeichensatzes umfasst.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Einbettung einer digitalen Signatur in ein Textdokument ermöglich, wobei vorzugsweise der Dokumentzeichensatz ein textbasierter Zeichensatz ist und die Ausgangssymbole und Codesymbole in der Nutzeransicht als gleichwirkende Charaktere dargestellt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Unicode-basierten Dokumentzeichensatz ermöglich werden, bei dem die Ausgangssymbole und Codesymbole unterschiedliche Codepunkte des Unicode-basierten Dokumentzeichensatzes sind die in der Nutzeransicht als Leerzeichen dargestellt werden.
Beispielsweise kann als Ausgangszeichensatz das Standard-Leerzeichen (U+0020) verwendet werden, während als Codealphabet eine mindestens zwei Zeichen umfassende Teilmenge der Zeichen U+0020, U+2004, U+2008, U+2009, U+205F und U+202F. Diese Charaktere werden alle in der Nutzeransicht visuell als Leerzeichen abgebildet und sind gleichwirkend auf den Nutzer.
Das beschriebene Verfahren ist neben Textdaten auch geeignet um unsichtbare Signaturen oder Wasserzeichen in andere Daten einzubetten, beispielsweise in Bilder oder Audiodaten. Hierbei können ebenfalls beispielsweise gleichwirkende aber digital verschiedene Farbtöne verwendet werden, insbesondere in Bildern die viele Pixel desselben Farbtons umfassen. Auch bei Audiodaten ist bekannt, dass manche Klänge für den Nutzer gleichwirkend oder außerhalb des hörbaren Bereichs sind. Somit können diese Daten ebenfalls gleichwirkend und zeichenanzahlneutral_durch eine codierte Signatur ersetzt werden.
Die digitale Signatur kann insbesondere verwendet werden um eine Verwendungseigenschaft des digitalen Dokuments anzugeben. Beispielsweise können so Urheber, Verwendungszweck oder Nutzungsbeschränkungen in das Dokument eingebettet werden. Nutzungsbeschränkungen können beispielsweise angeben, dass das Dokument nicht weitergegeben oder nur bis zu einem bestimmten Datum verwendet werden darf.
Die Anmeldung umfasst weiterhin ein computerimplementiertes Verfahren zur Verwendung eines mit einer digitalen Signatur signierten Dokuments.
In diesem Verwendungsverfahren wird zunächst die kodierte digitale Signatur ausgelesen und dekodiert. Anschließend kann eine durch die kodierte Signatur vorgegebenen Operation durchgeführt werden. Die Operation kann hierbei insbesondere eine Verwendung des digital signierten Dokuments betreffen, beispielsweise eine Lösch-Operation, Speicher-Operation, Überschreiben- Operation, Versende-Operation oder Nichtversende-Operation sein. Insbesondere kann auf diese Art und Weise auch das durchführen einer durch die Signatur vorgegebenen Nutzungseinschränkung umgesetzt werden. Hierbei wird bei Verwendung des digitalen Dokuments geprüft, ob eine digitale Signatur vorhanden ist, die die aktuelle Verwendungsoperation (Löschen, Versenden usw.) einschränkt oder verbietet. In diesem Fall kann dann die Verwendungsoperation verhindert werden und es kann stattdessen eine Warnung cider Fehlermeldung ausgegeben werden oder es kann eine automatische Meldung erfolgen, beispielsweise an einen Eigentümer des digitalen Dokuments.
Das Auslesen der digitalen Signatur kann beispielsweise durch ein Plug-In im Mailprogramm realisiert werden, welches Dokumente vor dem Versenden auf das Vorhandensein einer digitalen Signatur überprüft und dann das Versenden verhindert, wenn eine gefundene Signatur das Versenden verbietet. Somit kann durch die Einbettung der digitalen Signatur verhindert werden, das sensible Daten in die falschen Hände geraten.
Die Anmeldung betrifft weiterhin ein System zur zeichenanzahlneutralen Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument, das System umfasst zumindest eine Eingabeeinheit zur Eingabe des digitalen Dokuments und/oder der digitalen Signatur und eine Speichereinheit zum Speichern des digitalen Dokuments und eines dem digitalen Dokument zugehörigen Dokumentzeichensatzes.
Die Eingabeeinheit kann hierbei eine Schnittstelle für eine Nutzereingabe, beispielsweise über eine Tastatur beinhalten oder die Eingabeeinheit kann auch eine entfernte Eingabe, beispielsweise durch eine Schnittstelle zum Internet beinhalten.
Der Dokumentzeichensatz umfasst hierbei eine Mehrzahl digitaler Symbole, wobei der Dokumentzeichensatz einen Ausgangszeichensatz und einen Codezeichensatz umfasst und Ausgangssymbole des Ausgangszeichensatzes und Codesymbole des Codezeichensatzes alle denselben Speicherbedarf haben, wobei die Ausgangssymbole und die Codesymbole digital unterschiedlich und in einer Nutzeransicht gleichwirkend sind. Weiterhin umfasst das System einen Prozessor, der konfiguriert ist zum Durchführen der Schritte zum Einbetten der Signatur in das digitale Dokument. Insbesondere ist der Prozessor konfiguriert zum Kodieren der digitalen Signatur in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen und der Prozessor ist weiterhin konfiguriert zum Erstellen eines signierten digitalen Dokuments, in dem anstelle zumindest einer Teilmenge von in dem digitalen Dokument verwendeten Ausgangssymbolen des Ausgangszeichensatzes zeichenweise die Abfolge der Codesymbole der kodierten digitalen Signatur verwendet wird.
Weiterhin umfasst die vorliegende Anmeldung ein Computerprogrammprodukt umfassend Instruktionen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen das beschriebene Verfahren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen die mit Bezug auf das Verfahren zur Einbettung der digitalen Signatur, das Verfahren zur Verwendung des digital signierten Dokuments, des beschriebenen Systems oder des Computerprogrammprodukt beschrieben sind können jeweils auch im Kontext der anderen Gegenstände dieser Anmeldung zum Einsatz kommen.
Die Gegenstände dieser Anmeldung werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren weiter im Detail beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Ablauf des beschriebenen Verfahrens zur zeichenanzahlneutralen Einbettung einer digitalen Signatur am Beispiel von Unicode-Text;
Fig. 2 ein detailliertes Beispiel für die Kodierung einer digitalen Signatur mittels Leerzeichen in Unicode;
Fig. 3 ein Beispiel für die Einbettung der Signatur aus Fig. 2 in einen Text;
Fig. 4 einen schematischen Ablauf des Verfahrens zur Verwendung eines digital signierten Dokuments; und Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Systems zur Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument.
Wie beschrieben besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Signatur in ein digitales Dokument so einzubetten, dass der Zeichenbedarf nicht erhöht wird und die Signatur für den Nutzer nicht auf den ersten Blick sichtbar ist.
Fig. 1 zeigt den schematischen Ablauf einer computerimplementierten Lösung dieser Aufgabenstellung für Unicode-Text.
In Fig. 1 wird als Eingabe ein reiner Unicode-codierter Text (nachfolgend „Cover Text 111" genannt), der beispielsweise mittels UTF-8 oder UTF-16 kodiert ist, und eine Signatur, die auch als Wasserzeichen bezeichnet wird (nachfolgend „Wasserzeichen 112" genannt) erhalten. Das Wasserzeichen 112 soll ohne Erhöhung des Speicherbedarfs in den Cover Text 111 eingebettet werden.
Im konkreten Beispiel ist das Wasserzeichen 112 ein Text, der mithilfe des nachfolgend beschriebenen Verfahrens in eine kodierte Signatur (auch als kodiertes Wasserzeichen bezeichnet) aus Unicodezeichen umgewandelt wird, die alle in der Nutzerdarstellung als Leerzeichen dargestellt werden (nachfolgend „Leerzeichen-Alphabet" genannt). Hierbei können beispielsweise die folgenden Zeichen zum Einsatz kommen, die in der Nutzerdarstellung gleichwirkend zu einem Standard-Leerzeichen sind.
• Three-per-em space (U+2004)
• Punctuation space (U+2008)
• Thin space (U+2009)
Medium Mathematical Space (U+205F)
Narrow No-break Space (U+202F) Somit sind alle diese Zeichen ebenfalls Leerzeichen aus dem Unicode-Standard. Sie sehen für das menschliche Auge aus wie das klassische Leerzeichen (U+0020), sind jedoch anders codiert.
In dem nachfolgenden Beispiel werden aus den möglichen Leerzeichen die Zeichen U+2004, U+2008 und U+2009 beispielhaft als Leerzeichenalphabet verwendet, das Zeichen U+205F wird als Trennzeichen verwendet. Es ist alternativ natürlich auch eine andere Aufteilung möglich, so lange das Leerzeichenalphabet mindestens zwei Zeichen umfasst. Ein Trennzeichen ist nicht zwingend notwendig, da es möglich ist, dass Trennzeichen ebenfalls binär zu kodieren, dadurch erhöht sich allerdings die Länge der kodierten Signatur.
Im ersten Schritt 122 des Verfahrens wird jedes Zeichen des Wasserzeichen Textes in jeweils ein Byte (acht Bit) umgewandelt. Im nachfolgenden Schritt 123 wird dann jedes Byte in das Leerzeichen-Alphabet umgewandelt, wodurch die kodierte Signatur erzeugt wird. Bei dem beispielhaft verwendeten Leerzeichenalphabet ist es somit möglich ein Unicode Zeichen, das durch ein Byte repräsentiert wird, mithilfe von sechs Zeichen aus dem Leerzeichen-Alphabet darzustellen, da das Leerzeichen-Alphabet aus drei Zeichen besteht.
Bei dem Cover Text werden im ersten Schritt 121 alle Standard-Leerzeichen (U+0020) identifiziert. Im Anschluss 124 wird jedes Standard-Leerzeichen des Cover Textes durch ein Leerzeichen aus dem Leerzeichen-Alphabet ersetzt (entsprechend der vorherigen Umwandlung zur kodierten Signatur).
Sobald das komplette Wasserzeichen in den Text eingebunden ist, wird das nächste Standard-Leerzeichen des Cover Textes durch das ausgewählte Trennzeichen ersetzt und erst danach beginnt das Wasserzeichen wieder von vorn um bei der Decodierung die Länge des Wasserzeichens zu identifizieren. Bei längeren Texten kann das Wasserzeichen mehrere Male vorkommen und ist jeweils durch das Trennzeichen getrennt.
Ein Beispiel für die Erzeugung der kodierten Signatur ist weiterhin in Fig. 2 veranschaulicht. Hier wird exemplarisch die Signatur „W?" in das oben beispielhaft genannte Leerzeichen-Alphabet, bestehend aus den Zeichen U+2004, U+2008 und U+2009, kodiert. Zunächst wird jedem Zeichen, oder Symbol, der Signatur eine Zahl gemäß dem zugehörigen Unicode-Codepunkt zugeordnet. Diese Zahl wird dann in ein binäres Byte umgewandelt. Das „W" wird hierbei als 87, also 01010111 repräsentiert, während das „?" als 63, also 00111111 repräsentiert wird. Somit ist das Wasserzeichen „W?" umgewandelt in Bits 0101011100111111.
Anschließend wird jedes Byte-repräsentierte Zeichen in das obige Leerzeichen-Alphabet umgewandelt. Da das Leerzeichen Alphabet drei Zeichen besitzt, kann die Byte Repräsentation modulo drei genommen werden, wodurch eine 0, 1 oder 2 als Ergebnis resultiert. Eine 0 stellt hierbei ein Three-per-em space (U+2004), eine 1 ein Punctuation space (U+2008) und eine 2 ein Thin space (U+2009) dar.
Konkret sieht die Umwandlung der beiden Zeichen in das Leerzeichen-Alpha- bet wie folgt aus:
W:
87 % 3 = 0 => U+2004
29 % 3 = 2 => U+2009
9 % 3 = 0 => U+2004
3 % 3 = 0 => U+2004
1 % 3 = 1 => U+2008
0 % 3 = 0 => U+2004
?:
63 % 3 = 0 => U+2004
21 % 3 = 0 => U+2004
7 % 3 = 1 => U+2008
2 % 3 = 2 => U+2009
0 % 3 = 0 => U+2004
0 % 3 = 0 => U+2004
Um diesen Prozess weiter zu verdeutlichen, folgt ein Beispiel, welches auch in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei wird der Text „Lorem ipsum dolor sit amet, con- setetur sadipscing elitr, sed diam nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam erat, ..." mit der digitalen Signatur „W?" versehen.
Dazu wird das Wasserzeichen zunächst wie oben beschrieben kodiert. Anschließend erfolgt das Einfügen 131 des kodierten Wasserzeichens in den Cover Text 111. Hierbei wird jedes identifizierte Leerzeichen ersetzt: Zuerst nacheinander mit den sechs Leerzeichen aus dem Leerzeichen-Alphabet, welche das „W" repräsentieren, anschließend mit den sechs Leerzeichen aus dem Leerzeichen-Alphabet welche das „?" repräsentieren, gefolgt von dem Trennzeichen. Danach beginnt der Einfügeprozess von vorne. Da der Cover Text in diesem Beispiel 22 Leerzeichen enthält, kann das kodierte Wasserzeichen mehr als einmal aber nicht ganz zweimal eingefügt werden.
Der Einfügeprozess und sein Ergebnis werden auch in Fig. 3 dargestellt.
Der Prozess, um einen Cover Text inkl. Signatur auszulesen, erfolgt analog rückwärts durch eine Dekodierung der in den Leerzeichen kodierten Signatur.
Die eingebettete Signatur bleibt auch beim Kopieren (Copy-Paste) des Textes erhalten, wodurch das Risiko eines versehentlichen Verlusts der Signatur reduziert wird.
Außerdem ändert sich die Anzahl der Zeichen des gesamten Cover Textes nicht, da jedes Symbol der kodierten Signatur mit einem vorherigen Standard- Leerzeichen ersetzt wird.
Je nach verwendeter Codierung im Speicher ändert sich zusätzlich die Dateigröße nicht oder nur unwesentlich, da jedes Symbol der kodierten Signatur denselben oder einen sehr ähnlichen Speicherbedarf wie das zuvor verwendete Standard-Leerzeichen hat.
Beispielsweise haben alle Zeichen im UTF-16 Standard die gleichen Speicherbedarf, so dass eine speicherneutrale Einbettung möglich ist. Bei Verwendung des UTF-8 Standards können minimale Unterschiede in der Speichergröße einzelner Zeichen auftreten, diese sind aber in jedem Fall kleiner als wenn eine Signatur durch die Anzahl der Leerzeichen kodiert wird. Fig. 4 zeigt weiterhin einen Ablaufplan für ein computerimplementiertes Verfahren zur Verwendung eines digital signierten Dokuments. Hierbei wird bei Ausführung einer Dokumentenoperation in Schritt 401 zunächst in Schritt 402 geprüft, ob das Dokument eine digitale Signatur beinhaltet.
Falls dies nicht der Fall ist, so wird in Schritt 404 die ursprünglich ausgewählte Dokumentenoperation ohne Einschränkungen durchgeführt.
Falls jedoch eine digitale Signatur in dem Dokument erkannt wird, so wird in Schritt 403 geprüft, ob sich durch die digitale Signatur eine Einschränkung der ausgewählten Dokumentenoperation ergibt.
Falls keine Einschränkung vorhanden ist, so wird in Schritt 404 die ursprünglich in Schritt 401 ausgewählte Dokumentenoperation ohne Einschränkungen ausgeführt.
Falls jedoch durch die Signatur eine Einschränkung der Dokumentenoperation gegeben ist, so wird stattdessen eine alternative Dokumentenoperation in Schritt 405 ausgeführt.
Hierbei kann die Dokumentenoperation aus Schritt 401 beispielsweise eine Versende-Operation sein, d.h. das Dokument soll per Email versandt oder auf anderem Wege digital weitergegeben werden. In diesem Fall wird nun geprüft ob eine Signatur in dem Dokument eingebettet ist, die die Weitergabe des Dokuments einschränkt. Wenn die Signatur beispielsweise beinhaltet, dass das Dokument nur intern aber nicht extern weitergegeben werden darf, so kann bei dem Versuch eines externen Versands des Dokuments beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben werden, oder der Versuch des Versands kann gemeldet werden.
Auf ähnliche Weise können auch andere Dokumentenoperationen wie Löschen, Speichern, Überschreiben, Ändern usw. durch digitale Signaturen eingeschränkt werden und die Integrität des Dokuments kann sichergestellt werden. Das Verfahren was exemplarisch anhand von Fig. 1 - 3 für Textdokumente beschrieben wurde, kann analog auch für andere Dokumententypen verwendet werden, insbesondere für Dokumententypen die mehrere gleichwirkende Symbole beinhalten. Dies ist beispielsweise bei Bildern der Fall, bei denen kleine Veränderungen der Pixelwerte als für den Benutzer gleichwirkende Farben dargestellt werden.
Auch bei Audiodateien ist es möglich Klänge durch gleichwirkende aber anders kodierte Klänge zu ersetzen. Auch bieten sich hierfür, ähnlich wie bei Textdokumenten, Pausen im hörbaren Audio an um Kodierungen einzufügen die außerhalb des hörbaren Bereichs liegen und somit für den Nutzer gleichwirkend sind.
Bei allen Dokumententypen ist es, wie bei allen Kodierungsverfahren, notwendig, dass „Sender" und „Empfänger" beide die verwendete Kodierung kennen und wissen welche Ausgangssymbole durch welchen Codezeichensatz ersetzt wurden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 500 zur Einbettung einer Signatur in ein digitales Dokument. Das System beinhaltet ein Eingabemedium 540, über welches das digitale Dokument und/oder die einzubettende Signatur in das System 500 eingegeben werden können. Das Eingabemedium 540 kann hierbei als Eingabeschnittstelle ausgebildet sein, die Eingaben aus der Peripherie des Systems oder aus einem Speicher empfängt. Die Eingabe muss hierbei nicht in engem zeitlichem Zusammenhang mit der Einbettung der Signatur erfolgen sondern kann auch bereits vorab erfolgt sein. Eine externe Eingabe kann beispielsweise durch einen Nutzer über Eingabegeräte 152 wie Tastatur oder Maus erfolgen. Alternativ kann eine Eingabe durch Datenübertragung aus dem Internet 154 oder von einem anderen entfernten Speicherort 156 erfolgen.
Das System 500 umfasst weiterhin ein Speichermedium 530 das lokal oder entfernt angeordnet sein kann. Das Speichermedium 530 umfasst einen Datenspeicher 532, in dem Daten, wie beispielsweise das zu signierende digitale Dokument oder die digitale Signatur gespeichert sein können. Weiterhin um- fasst das Speichermedium 530 einen Instruktionsspeicher 534, der Instruktionen zur Ausführung eines Programms enthält zur Einbettung der digitalen Signatur in das digitale Dokument.
Das System umfasst weiterhin einen Prozessor, der konfiguriert ist die Instruktionen aus dem Instruktionsspeicher auszuführen.
Insbesondere ist der Prozessor somit konfiguriert zum Kodieren der digitalen Signatur in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen des Codezeichensatzes und zum Erstellen eines signierten digitalen Dokuments, in dem zumindest manche der Ausgangssymbolen zeichenweise durch die Codesymbole ersetzt sind.
Hierbei ist es möglich, dass in einem bereits gespeicherten Dokument die Ausgangssymbole entfernt und durch die Codesymbole ersetzt werden. Alternativ kann auch bereits bei der Erstellung eines Dokuments die digitale Signatur Zeichen für Zeichen anstatt der Ausgangssymbole eingefügt werden. Beispielsweise kann bei der Eingabe eines Textes über die Tastatur anstelle von jedem durch den Nutzenden getippten Leerzeichen automatisch ein Codesymbol eingefügt werden, dass zu einer voreingestellten Signatur gehört.
Die beschriebenen Verfahren können auch in einem Computerprogrammprodukt, beispielsweise einer App umgesetzt sein, so dass das Computerprogrammprodukt bei Ausführung die beschriebenen Verfahrensschritte durchführt.
Sämtliche mit Verweis auf das Verfahren beschriebenen Merkmale können auch bei dem beschriebenen System zum Einsatz kommen oder umgekehrt.

Claims

Patentansprüche
1. Computerimplementiertes Verfahren zur zeichenneutrale Einbettung einer digitalen Signatur (112) in ein digitales Dokument (111), unter Verwendung eines dem digitalen Dokument zugehörigen Dokumentzeichensatzes umfassend eine Mehrzahl digitaler Symbole, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte:
Kodieren (122, 123) der digitalen Signatur (112) in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen eines Codezeichensatzes der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist;
Erstellen (124) eines signierten digitalen Dokuments, in dem anstelle zumindest einer Teilmenge von in dem digitalen Dokument (111) verwendeten Ausgangssymbolen eines Ausgangszeichensatzes, der vom Dokumentzeichensatz umfasst ist, zeichenweise die Abfolge der Codesymbole der kodierten digitalen Signatur verwendet wird, wobei die Ausgangssymbole und die Codesymbole digital unterschiedlich und in einer Nutzeransicht gleichwirkend sind, wobei der Dokumentzeichensatz ein Unicode-basierter Zeichensatz ist und die Ausgangssymbole und Codesymbole unterschiedliche Codepunkte des Unicode-basierten Zeichensatzes sind die in der Nutzeransicht als Leerzeichen dargestellt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Ausgangssymbole und die Codesymbole alle denselben Speicherbedarf haben.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend das Bestimmen des Ausgangszeichensatzes und/oder des Codezeichensatzes basierend auf dem Typ und/oder Inhalt des digitalen Dokuments.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgangszeichensatz mindestens ein Ausgangssymbol umfasst und der Codezeichensatz mindestens zwei Codesymbole umfasst.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgangszeichensatz zumindest das Standard-Leerzeichen, U+0020, umfasst und der Codezeichensatz mindestens zwei Nicht-Standard- Leerzeichen, wie beispielsweise U+2004, U+2008, U+2009, U+205F cider U+202F umfasst.
6. Computerimplementiertes Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Signatur eine Verwendungseigenschaft des Dokuments angibt.
7. Verfahren zur Verwendung eines mit einer digitalen Signatur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 signierten Dokuments:
Auslesen (401, 402) der kodierten digitalen Signatur;
Dekodieren der kodierten digitalen Signatur;
Durchführen (404, 405) einer Operation des digitalen signierten Dokuments entsprechend der dekodierten digitalen Signatur.
8. Verfahren zur Verwendung des digital signierten Dokuments gemäß Anspruch 7, wobei die Operation gemäß der dekodierten digitalen Operation eine der folgenden Operationen ist: Löschen, Speichern, Überschreiben, Versenden oder Nicht-Versenden.
9. System (500) zur zeichenneutralen Einbettung einer digitalen Signatur in ein digitales Dokument, das System umfassend:
Ein Eingabemedium (540) zur Eingabe des digitalen Dokuments und/oder der digitalen Signatur; ein Speichermedium (530) zum Speichern des digitalen Dokuments und eines dem digitalen Dokument zugehörigen Dokumentzeichensat- zes umfassend eine Mehrzahl digitaler Symbole, wobei der Dokumentzeichensatz einen Ausgangszeichensatz und einen Codezeichensatz umfasst, wobei die Ausgangssymbole und die Codesymbole digital unterschiedlich und in einer Nutzeransicht gleichwirkend sind, einen Prozessor, konfiguriert zum Durchführen der folgenden Schritte:
Kodieren (520) der digitalen Signatur in eine kodierte digitale Signatur bestehend aus einer Abfolge von Codesymbolen des Codezeichensatzes;
Erstellen eines signierten digitalen Dokuments, in dem anstelle zumindest einer Teilmenge von in dem digitalen Dokument verwendeten Ausgangssymbolen des Ausgangszeichensatzes zeichenweise die Abfolge der Codesymbole der kodierten digitalen Signatur verwendet wird wobei der Dokumentzeichensatz ein Unicode-basierter Zeichensatz ist und die Ausgangssymbole und Codesymbole unterschiedliche Codepunkte des Unicode-basierten Zeichensatzes sind die in der Nutzeransicht als Leerzeichen dargestellt werden.
10. Computerprogrammprodukt umfassend Instruktionen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
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