專利名稱：處理模塊的水印的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對被配置為對電子信號進(jìn)行處理的處理模 塊施加水印的方法。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的包含被施加了水印的處理模 塊的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
版權(quán)侵權(quán)是當(dāng)今廣泛的問題和關(guān)注點(diǎn)?，F(xiàn)代科技使得可以制造 信息和內(nèi)容的完美拷貝。為了保護(hù)諸如數(shù)字信息和數(shù)字內(nèi)容之類的這 些信息和內(nèi)容的版權(quán)，應(yīng)用了不同的技術(shù)。近年來有大量的研究集中 在"水印"(隱藏的版權(quán)信息)和"指紋"(隱藏的序列號或一組用 來將對象與其他類似對象區(qū)分開的特性)。想法是可以用后者檢測版 權(quán)的侵權(quán)者，用前者指控他們。水印技術(shù)的目的是察覺不到并不可分 離地將信息嵌入到攜帶版權(quán)信息的內(nèi)容之中。這樣的技術(shù)尤其適用于 音頻、視頻以及其它可以以數(shù)字形式提供的著作。一種對軟件包或更具體地說對處理模塊"施加水印"的方法是 利用對處理模塊進(jìn)行解鎖的序列號。這里序列號還可作為用于檢測和 指控版權(quán)侵權(quán)者的水印。美國專利US4685055公開了一種用于保護(hù)軟件包的方法，其中 在要保護(hù)的軟件包中安置了具有唯一參考碼的保護(hù)子程序。該軟件包 還包含驗(yàn)證程序。該保護(hù)子程序和驗(yàn)證程序與ESD "電子安全裝置" 連接，并且該ESD和程序都與安全計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。 一旦接收到軟件 序列號和參考碼以及ESD識別符的輸入，該計(jì)算機(jī)生成驗(yàn)證碼，驗(yàn)證 碼使得保護(hù)子程序命令由其主機(jī)執(zhí)行被保護(hù)的軟件。專利申請W02004021178公開了更適合于嵌入式系統(tǒng)和電路模塊 的其他實(shí)例。該專利申請公開了一種包含子電路的電路模塊，其能夠 提供依賴于從版本寫保護(hù)號碼存儲器中傳遞到該子電路的版本號的 性能級別。這種情況下，版本號可作為該電路模塊的水印。圖l表示這種以序列號施加水印的電路模塊A。該水印技術(shù)不能提供完全的保 護(hù)，因?yàn)楣粽呖梢岳谜{(diào)試器來監(jiān)視電路模塊與序列號之間的通 信，從而攻擊者可以移除("洗掉")水印/序列號。這種情況下， 利用嵌入的軟件程序，通過以調(diào)試模式運(yùn)行程序可以很容易實(shí)現(xiàn)找到 調(diào)試源代碼中執(zhí)行序列號檢査的部分、刪除源代碼中的該部分、重新 編譯代碼從而得到?jīng)]有任何序列號/水印的嵌入軟件程序。即使上面的實(shí)例說明了在許多情況下提供有效保護(hù)的技術(shù)，它 們的設(shè)計(jì)對于攻擊處于不利，因?yàn)樵谛蛄刑?或"密鑰")與軟件或 電路/處理模塊之間存在著明顯的程序鏈接。如果攻擊者利用調(diào)試器 則可以輕易地找到序列號與軟件或電路/處理模塊之間的鏈接。在使 用稱作"加密鎖"保護(hù)的情況下解鎖許可軟件也是如此的、非常類似 的。加密鎖是通過當(dāng)該裝置沒有被插入打印機(jī)端口時(shí)使得軟件不可操 作從而作為對某些軟件的拷貝保護(hù)的硬件裝置。上述說明的技術(shù)的另 一個(gè)缺點(diǎn)在于在公共訴訟期間可能不得不公開該水印技術(shù)的事實(shí)，使 得攻擊者可以成功地通過逆向工程來移除以類似技術(shù)施加了水印的 內(nèi)容中的任何水印痕跡。因此存在一種需求，即提供處理模塊的水印的方法，其中處理 模塊與水印之間的程序鏈接并不那么明顯。而且該方法必須對公共訴 訟后獲得的知識具有魯棒性。發(fā)明內(nèi)容通過以如下述權(quán)利要求1中定義的對被配置為處理電子信號的處理模塊施加水印的方法可以實(shí)現(xiàn)上述目的。此外，權(quán)利要求5中定 義了一種利用該方法的最優(yōu)系統(tǒng)。附加的從屬權(quán)利要求定義了根據(jù)本 發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于對被配置為處理電子 信號從而形成處理后信號的處理模塊施加水印的方法。該方法還包括步驟施加被嵌入在處理模塊中的第一功能算子以產(chǎn)生對所述處理后 信號的顯著更改，以及布置第二功能算子，其被配置為配合第一算子 以使得所述顯著更改被基本上消除，其中第二算子適于作為可提取的標(biāo)識符用于所述處理模塊的水印。術(shù)語"可提取的標(biāo)識符"這里指在關(guān)于該處理模塊所有權(quán)的審 判的情況下在法庭上可提取的被質(zhì)疑的算子。取決于本發(fā)明的實(shí)施 例，第二算子(或其至少一部分)可為肉眼所視(例如以單獨(dú)的集成電路實(shí)現(xiàn))或者可通過合適的提取方法提取出來。應(yīng)理解本發(fā)明涉及數(shù)字處理模塊的水印而不是數(shù)字內(nèi)容的水印。換言之，正如傳統(tǒng)水印方法使得可以判定數(shù)字內(nèi)容是否來源于特 定的源，根據(jù)本發(fā)明的水印使得可以判定軟件算法(或任何其它處理 模塊)是否來源于特定的源。這樣的判定有利于對版權(quán)侵權(quán)者的控訴。優(yōu)選地，術(shù)語"處理模塊"應(yīng)被理解為集成在數(shù)字系統(tǒng)中的組 成模塊。數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)例可以是軟件和硬件來實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，諸如安裝 在印刷電路板(PCB)上的電路模塊或者軟件包。正如本領(lǐng)域技術(shù)人 員所知的，仍嵌入在處理模塊中的第一算子對處理后信號的更改可發(fā) 生在電子信號處理的之前、之后或處理過程中(第一算子被完全嵌入 在處理模塊中)。根據(jù)本發(fā)明的方法的魯棒性依賴于水印的第一部分(即第一算 子)是隱藏的，而水印的其余部分(即第二算子)是可提取的，優(yōu)選 地甚至是對用戶可視的。由于隱藏的第一算子顯著地改變了處理后信號，需要第二算子 以獲得來自處理模塊的正確輸出。因此，通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法， 簡單地移除第二算子("洗掉"水印)將使得處理模塊無用。而且，正如算子是功能算子，例如處理功能，傳統(tǒng)的調(diào)試工具 不能被用于攻擊隱藏在處理模塊中的第一算子。優(yōu)勢在于由于在第一 算子和第二算子之間傳輸?shù)男畔⑹枪δ苄畔⒍皇庆o態(tài)序列號等，所以處理模塊與第二算子之間的程序鏈接不明顯。即使第二算子在審判 中被公開，在處理模塊上執(zhí)行逆向工程以識別和移除第一算子的行為 將涉及復(fù)雜的研究，有希望超出無損壞地開發(fā)處理模塊的努力。優(yōu)選地，所述第一算子與第二算子之間的配合對所述第二算子 的任何更改非常敏感。從而，即使對第二算子非常微小的更改都將以 非常顯著的方式對輸出進(jìn)行修改。一個(gè)示例情況是例如如果算子是如濾波器，并且它的系數(shù)是在審判中公開的證據(jù)，攻擊者可細(xì)微地修改 這些系數(shù)，或者選擇得到同樣濾波器的另外一組系數(shù)，則保護(hù)被破壞。 優(yōu)選對于修改具有高敏感度的所嵌入的第一算子。嵌入在處理模塊中的第一功能算子和第二功能算子可被串行執(zhí) 行。正如對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的那樣，算子的順序并不重要。該實(shí) 施例的優(yōu)點(diǎn)在于該順序可依賴于實(shí)施細(xì)節(jié)而不是處理函數(shù)的功能性。 并行處理也是可能的。 一種情況下，第一算子可嵌入第一處理模塊， 而第二算子可嵌入第二處理模塊。結(jié)合模塊將來自兩個(gè)處理模塊的顯著更改的輸出結(jié)合起來，生成沒有任何更改的輸出，因?yàn)橛傻谝缓偷?二算子產(chǎn)生的更改被"抵消"了。另一種情況也是可能的，其中第一 算子如上所述被嵌入，而第二算子是并行的獨(dú)立功能算子，并且結(jié)合 器將更改的信號結(jié)合起來，生成無更改的處理后信號。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種處理模塊，用于處理電子信 號從而形成處理后信號，所述處理模塊包括被嵌入在所述處理模塊中 的用于使所述處理后信號產(chǎn)生顯著更改的第一功能算子、以及用于與 所述第一算子配合使得所述更改被基本上消除的第二功能算子，其中 所述第二算子的至少部分適于作為用于所述處理模塊的水印的可提 取標(biāo)識符。如上所述，關(guān)于本發(fā)明的第一方面，由于第一和第二算子 被實(shí)現(xiàn)為功能算子，傳統(tǒng)調(diào)試工具不能被用來攻擊該處理模塊，所以 該新穎的處理模塊提供了對抗版權(quán)侵權(quán)的改進(jìn)了的保護(hù)。該處理模塊 在這種情況下可以用在計(jì)算機(jī)處理器上被加載和執(zhí)行的計(jì)算機(jī)軟件 來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括如上所述的處理模塊 的數(shù)字信號處理設(shè)備。數(shù)字信號處理設(shè)備可以從諸如例如但不局限于 數(shù)字音頻、視頻以及通信領(lǐng)域之類的許多不同領(lǐng)域中選擇。這樣的存 在有利用根據(jù)本發(fā)明的方法施加水印的處理模塊的數(shù)字信號處理設(shè) 備的實(shí)例可以是例如電視機(jī)、手機(jī)、mp3播放器、醫(yī)療設(shè)備以及音頻 禾口顯示單元。本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)將在研究附加的權(quán)利要求和下述說 明書的時(shí)候變得清楚。本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到本發(fā)明的不同特征可被組合以產(chǎn)生下述說明的實(shí)施例之外的實(shí)施例。


下面將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)以序列號施加水印的處理模塊A。 圖2a表示利用根據(jù)本發(fā)明的方法向處理模塊A施加水印的第一 實(shí)施例。圖2b表示利用根據(jù)本發(fā)明的方法向處理模塊A施加水印的第二 實(shí)施例。圖2c表示利用根據(jù)本發(fā)明的方法向處理模塊A施加水印的第三 實(shí)施例。圖2d表示利用根據(jù)本發(fā)明的方法向兩個(gè)處理模塊A和B施加水 印的第四實(shí)施例。圖3表示利用RGB轉(zhuǎn)YUV色彩空間轉(zhuǎn)換處理模塊將來自攝像機(jī) 的原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合電視機(jī)的圖像數(shù)據(jù)的示例系統(tǒng)，其中利用 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法對該處理模塊施加水印。
具體實(shí)施方式
在圖2a中，已經(jīng)利用兩個(gè)在這里執(zhí)行W和-W的對抗算子對處理 模塊A施加了水印。第一算子-W已經(jīng)與處理模塊A集成(嵌入)， 看起來像數(shù)據(jù)處理中的"正常"部分。第一算子-W的目的是提供對 處理模塊A輸出的強(qiáng)大更改。第二算子W被順序地安排在處理模塊A 的外面，作為"矯正方法"向處理模塊A的輸出提供對抗更改。術(shù)語 "水印"應(yīng)被理解為表示"電子簽名"(被分為兩個(gè)算子一W和W) 與處理模塊(A)的集成，從而在審判的情況下提供處理模塊所有權(quán) 的證據(jù)。取決于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，第二算子(或其至少一部分)可為肉 眼所視(例如被實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的集成電路)或可通過合適的提取方法被 提取(驗(yàn)證)。例如，可提供帶有驗(yàn)證輸入和驗(yàn)證輸出的第二處理模塊W。通 過向驗(yàn)證輸入端施加預(yù)定義的第一數(shù)據(jù)組從而由驗(yàn)證輸出端提取出第二數(shù)據(jù)組來執(zhí)行算子提取/驗(yàn)證?？蓪⑦@個(gè)獲得的數(shù)據(jù)組與從"真" 處理塊W中提取的參考數(shù)據(jù)組比較。第二數(shù)據(jù)組與參考數(shù)據(jù)組間的顯 著相關(guān)性表明第二算子W確實(shí)是用于處理模塊A的"真"水印。因此， 提供了判定軟件算法(或任何其它處理模塊)是否來源于特定源的可 能性。如上所述，這樣的判定有利于對版權(quán)侵權(quán)者的控訴。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，第一和第二算子的結(jié)合提供對處理模塊A的"正確"輸出的很小或不存在的更改。該方法尤其適用于最初描述的簡單的情形，即處理模塊被交付給第三方用于評估。這種情況下，(第一處理-W被嵌入其中的)處理模塊A與第二處理W — 起被交付。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這提供了更為安全的施加水印方法，因?yàn)闆] 有被提供給攻擊者足夠的信息來移除水印，這是因?yàn)槿绻诙阕颖?修改，第一處理將不會矯正，輸出將被強(qiáng)烈影響。對于攻擊者而言， 使用傳統(tǒng)的調(diào)試工具將因此無法提供足夠的幫助。而且，由于第一處 理對來自處理模塊A的輸出的強(qiáng)烈更改，越過第二處理將不會解決問 題。越過兩個(gè)模塊的情況也不會解決攻擊者的問題，因?yàn)樘幚砟KA 不會進(jìn)行任何處理，數(shù)據(jù)處理行為將會被影響。優(yōu)選地，第一和第二處理的實(shí)現(xiàn)將利用例如復(fù)雜散列法技術(shù)使 得來自(第一算子被嵌入其中的)處理模塊A的輸出變得不可用。在 一些實(shí)施例中，如圖2a所示的第一算子在諸如片上系統(tǒng)、SoC之類 的級別的集成是足夠的，因?yàn)槟嫦蛟O(shè)計(jì)過于復(fù)雜。圖2b中，第一處理-W已被完全地嵌入處理模塊A。如圖2a所 示，第二處理W已被順序地安置在處理模塊A的外部，作為"矯正方 法"來提供相對于第一算子的對處理模塊A輸出的對抗更改。在一些 情況下，第一算子被完全集成在處理模塊A中的這種類型的實(shí)現(xiàn)更加 適合，尤其是當(dāng)模塊A和-W的本質(zhì)類似的時(shí)候，允許功能融合導(dǎo)致 得到一個(gè)獨(dú)特的處理函數(shù)或允許交換A和-W的一些基本線性算子。 一個(gè)非常簡單的說明這個(gè)技術(shù)的實(shí)例是A作為增益(*K)算子而-W與每秒翻轉(zhuǎn)處理后信號的方波信號相乘(*-1， 1， -1， 。兩者的結(jié)合可以是處理后信號與縮放的方波信號(-K， K， -K， K)相乘。移除該模塊也將從原始模塊A中移除所需的增益K。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的那樣，其它實(shí)現(xiàn)策略也是可能的。這些可能之一如圖2c所示，其中連續(xù)的順序相對于圖2b改變了，矯 正處理W被施加在被處理-W更改之前。圖2d表示另一個(gè)實(shí)施例，其中展示了兩個(gè)并行的處理模塊A和 B。這種情況下，處理-W嵌入處理模塊A，對抗處理W嵌入處理模塊 B。結(jié)合模塊C將來自兩個(gè)處理模塊A和B的輸出的顯著更改結(jié)合起 來，生成沒有任何由處理-w和W產(chǎn)生的更改的輸出。在圖3中，顯示了用于利用根據(jù)本發(fā)明的方法將來自攝像機(jī)的 原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合電視機(jī)的圖像數(shù)據(jù)的示例系統(tǒng)。攝像機(jī)100通過獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)色彩通道101、 102、 103生 成原始圖像數(shù)據(jù)。色彩空間轉(zhuǎn)換處理模塊105將紅101、綠102和藍(lán) 103色彩通道轉(zhuǎn)換為一個(gè)亮度(Y)和兩個(gè)色度(U/V) 106和107分 量。第一處理-W 104被以下列方式完全嵌入到色彩空間轉(zhuǎn)換處理模 塊105，該方式為亮度分量106被顯著更改，生成亮度和第一處理 結(jié)合分量(Y+ (-W))。為了獲得"正確的"亮度分量，引入第二處 理模塊109。處理模塊109作為矯正方法，提供對亮度和第一處理結(jié) 合分量(Y+ (-W))的對抗更改，從而生成正確的亮度分量110。而 且，"校正的"亮度分量IIO和兩個(gè)色度分量107、 108作為YUV轉(zhuǎn) PAL/NTSC轉(zhuǎn)換模塊111的輸入。YUV轉(zhuǎn)PAL/NTSC轉(zhuǎn)換模塊111生成 電視機(jī)112上顯示的同步電視信號。由于唯一的"校正"處理模塊輸出Y+ (-W)的方式是通過利用 第二處理模塊109，所以第三方必須保證第二處理模塊109不被更改， 從而第二處理模塊109可被用作在可能的版權(quán)侵權(quán)審判中對抗第三 方的水印。雖然上面參考本發(fā)明的特定示例實(shí)施例對本發(fā)明做出說明，許 多不同的更改、修改等將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。上述說明的實(shí) 施例因此不應(yīng)視為對如附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍的限制。 例如，本發(fā)明可被實(shí)現(xiàn)于諸如付費(fèi)電視上表演的音頻擾頻之類的模擬 系統(tǒng)中，從而提供音頻擾頻模塊的增強(qiáng)的版權(quán)保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于對處理模塊(105)施加水印的方法，所述處理模塊被配置為對電子信號進(jìn)行處理從而形成處理后信號，該方法包括步驟施加被安排來引起對所述處理后信號的顯著更改的第一功能算子(104)，所述第一算子(104)被嵌入在所述處理模塊(105)中；以及安排第二功能算子(109)，其被配置為與所述第一功能算子(104)配合以使得所述更改被基本上消除，其中所述第二算子(109)的至少一部分適于作為可提取的標(biāo)識符來用作所述處理模塊的水印。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二功能算子 (104， 109)之間的所述配合對于所述第二算子的任何更改是非常敏感的。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一處理功能(104) 與所述第二處理功能(109)被順序地執(zhí)行。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一處理功能(104) 與所述第二處理功能(109)被并行地執(zhí)行。
5. —種處理模塊，被安排來處理電子信號從而形成處理后信號， 所述處理模塊包括第一功能算子(104),其被安排來引起對所述處理后信號的顯著 更改，所述第一算子被嵌入在所述處理模塊(105)中；以及第二功能算子(109)，其被配置為與所述第一功能算子(104) 配合以使得所述更改被基本上消除，其中，所述第二算子(109)的至少一部分適于作為可提取的標(biāo)識符來用作所述處理模塊的水印。
6. 如權(quán)利要求5所述的處理模塊，其中所述第一和第二功能算子(104， 109)之間的所述配合對于所述第二算子的任何更改是非常 敏感的。
7. 如權(quán)利要求6所述的處理模塊，其中所述第一處理功能(104) 與所述第二處理功能(109)被順序地執(zhí)行。
8. 如權(quán)利要求6所述的處理模塊，其中所述第一處理功能(104) 與所述第二處理功能(109)被并行地執(zhí)行。
9. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括指令，所述指令被配置為當(dāng)該 指令在計(jì)算機(jī)處理器上被加載和執(zhí)行時(shí)用以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至4 之一的方法。
10. —種數(shù)字信號處理設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求5至8之一所 述的處理模塊(105)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對處理模塊(105)施加水印的方法，所述處理模塊(105)被配置為對電子信號進(jìn)行處理從而形成處理后信號，該方法包括步驟施加被安排來引起對所述處理后信號的顯著更改的第一功能算子(104)，所述第一算子(104)被嵌入在所述處理模塊(105)中；以及安排被配置為與第一功能算子(104)配合以使得所述更改被基本上消除的第二功能算子(109)。第二算子(109)適于作為可提取的標(biāo)識符來用作所述處理模塊(105)的水印。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于由于第一和第二算子被實(shí)現(xiàn)為功能處理模塊，傳統(tǒng)的調(diào)試工具不能被用于攻擊該處理模塊。
文檔編號G06F21/16GK101273365SQ200680035901
公開日2008年9月24日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者菲利普·圖文 申請人:Nxp股份有限公司