11、高效的基于块的脆弱水印系统用于篡改定位和恢复

高效的基于块的脆弱水印系统用于篡改定位和恢复

1. 引言

如今，数字信息和数据在互联网上的传输比以往任何时候都更加频繁。数据存储、访问和分发的创新方法为数字多媒体领域带来了诸多益处，这主要得益于无失真传输、紧凑存储和易于编辑等特性。然而，由于市场上多媒体处理软件的广泛存在，恶意攻击者可以轻易修改图像内容。因此，近年来多媒体内容的认证和恢复变得越来越重要。数字水印技术是篡改定位和恢复修改内容的主要技术。

数字水印可根据其目的分为三种类型：
- 鲁棒水印：通过抵抗信号处理操作来保护多媒体内容。
- 脆弱水印：用于多媒体内容的认证，只要内容中有一位被修改，水印就会失效。
- 半脆弱水印：介于鲁棒水印和脆弱水印之间，能抵抗合法攻击，但在恶意攻击下会失效。

脆弱水印有两种图像认证方式：块独立和块依赖。块独立技术使用图像 ID、块索引和分层签名来认证图像并抵抗矢量量化（VQ）攻击，但需要存储更多的认证信息。块依赖技术则使用密钥进行块映射，具有篡改定位和恢复篡改块信息的优势。

2. 相关工作

2.1 矢量量化攻击

攻击者可以通过拼接不同水印图像的认证块来生成伪造图像，由于嵌入和认证过程的块特性，伪造图像可能被认证为有效。如果水印图像数据库足够大，攻击者甚至可以生成与未加水印图像相同的拼接图像。

2.2 循环冗余校验和（CRC）

在计算 CRC 时，k 位字符串用 k - 1 次多项式的系数表示。例如，位串 1011 表示为多项式 $x^3 + x + 1$。计算 CRC - r 认证信息时，先在位串末尾填充“r”个零，然后用“r”次多项式除该位串，最后从