時間：2023-04-17 17:22:25
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論文摘要：從信息論的角度，針對基于高斯噪聲信道的數(shù)字水印容量作了初步探索。在詳細(xì)闡述圖像數(shù)字水印基本原理和水印信道的構(gòu)造及生成方式的基礎(chǔ)上，針對高斯信源分布具有最大的不確定性、能夠在所有的二階隨機分布中提供最大信息熵的特點，重點分析了在高斯分布情況下的整個水印信道通信過程；并引入平均互信息理論，給出了基于高斯的水印信道容量的最大通信速率；同時分析了加性噪聲信道下的容量問題，將高斯分布擴展到了非高斯分布，給出并優(yōu)化了容量計算表達式，同時利用MATLAB軟件工具給出了非高斯信源水印容量與受限失真度的二維和三維關(guān)系仿真曲線；最后結(jié)合實際給出了結(jié)果分析。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；信道容量；高斯噪聲信道;攻擊信道；信息論；
0引言
數(shù)字水印可視為通信理論的一種應(yīng)用[2]。隨著對數(shù)字水印算法可靠性要求的提高，目前的數(shù)字水印不論在數(shù)學(xué)理論上和技術(shù)上均不成熟，對數(shù)字水印系統(tǒng)的公式描述仍然沒有統(tǒng)一的定論，在數(shù)字水印系統(tǒng)最終性能方面存在較多的不確定性[1,7,8]。這些均可以從信息論的角度上尋求解決出路。
數(shù)字水印系統(tǒng)分為水印嵌入編碼，攻擊信道，和水印譯碼三個模塊。這里，我們對一般數(shù)字水印模型提出了改進，在水印嵌入之前加入待嵌入信號預(yù)處理，給出了對于水印通信模型的更加恰當(dāng)?shù)拿枋觯鐖D1。
根據(jù)改進系統(tǒng)框圖，數(shù)字水印的實施過程可分為如下步（只考慮圖像水印）：
（1）密鑰生成：在進行水印處理之前，隨機密鑰經(jīng)偽隨機信號發(fā)生器生成，并在編碼和譯碼端可知；該密鑰與待嵌入消息M和原始載體信宿相互獨立。
（2）形成水印信號：通過一預(yù)處理器對消息M作壓縮或編碼預(yù)處理，同時還可利用原始載體信宿提供的邊信息進行預(yù)編碼，保證水印的唯一性，改善誤碼率，提高通信容量。
（3）水印嵌入：待嵌入消息水印信號M通過某種算法，與密鑰進行相關(guān)處理，被嵌入長為N的載體序列中，生成的圖像水印可表示為，且。
（4）攻擊信道：該生成水印在傳輸過程中將會受到惡意攻擊導(dǎo)致其中的W信號被去除而生成被修改的信號。
（5）提取或檢測水印：借助原始載體圖像（私有水印或非盲水印），或不依賴原是圖像（公開水印或盲水印），利用相關(guān)接收機、匹配濾波器、最大后驗概率譯碼規(guī)則（MAP）來提取或檢測水印。1、信道容量的數(shù)學(xué)分析
水印的信道容量是所有可達速率的上限。根據(jù)理論分析表明[1,7,8]，它由如下三個參量決定：嵌入失真,攻擊失真，以及載體信宿的概率分布函數(shù){PS}。
可以證明：當(dāng)原始載體信源的功率（方差）為，那么對于公開水印和私有水印，其信道容量均不超過。其中：首先定義區(qū)間：
，(10)
通過計算，當(dāng)時，可以得到區(qū)間為空域。當(dāng)區(qū)域非空時，定義水印容量
＝(11)
特別的，當(dāng)載體信源S滿足零均值，方差為且獨立同分布的高斯分布時，公開水印與私有水印具有相同的水印信道容量，且該容量正好等于上限。
2、信道容量計算公式的簡化
上述容量計算公式過于復(fù)雜，可進行如下化簡，根據(jù)水印的信道容量公式(11)，我們有
＝
＝＝
=（12）
而前面(10)已經(jīng)定義區(qū)間：
，
根據(jù)上面的推導(dǎo)，可把暫看作常量，那么容量C決定于中間變量的取值，即根據(jù)適當(dāng)?shù)倪x取值得到最大化的C；但實際上由(10)式我們可以看到的取值范圍又由決定。經(jīng)過適當(dāng)?shù)募s束和簡化，最終我們可以得到
(13)
但考慮到，當(dāng)時，實際上這種攻擊對水印是完全無效的[5];因而攻擊者不會采用。所以進一步給出攻擊失真的取值范。在小范圍失真下，即，有，所以可得到小范圍失真條件下的容量近似公式：
(14)
根據(jù)上式，我們可以看到在小范圍失真情況下，容量與載體信源的統(tǒng)計概率分布無關(guān)。當(dāng)時，根據(jù)上式，可以得到容量C=0.5bit/Symbol。
3、模型的約束性優(yōu)化和擴展
為了更好的理解水印系統(tǒng)，簡化分析，可引入加性噪聲信道的概念。對比乘性信道，加性噪聲信道具有統(tǒng)計分布參數(shù)（如方差）簡單加的特點，這對模型的分析十分有利。實際上，目前關(guān)于信息論的許多研究都從加性噪聲信道分析入手[1，5]。
可以將經(jīng)攻擊偽造后的消息Y寫成如下形式：
其中，，。(15)
圖2數(shù)字水印博弈模型
根據(jù)上式，可將水印理解成一種帶有邊信息的通信博弈[2]。將理解為被傳輸?shù)男盘枺瑫r受到加性噪聲S的破壞（這里將載體信源看作相對于的加性噪聲）；S在傳輸端可知。而可以理解成一種可加性干擾信號，該信號由決定。那么，當(dāng)失真測量為簡單的差度量度時，該失真度由加在上的干擾限制決定。特別的，在本例中，因，系統(tǒng)失真由加在被傳輸?shù)纳系目偢蓴_功率決定，即功率受限。同樣的，如果，那么可加性干擾信號也是功率受限信號。
考慮信道的輸出為，其中輸入的功率受限為；S為任意的功率受限且各態(tài)歷經(jīng)的過程，并假設(shè)S僅在編碼的時候是可知的，而在解碼是是未知的。為一穩(wěn)態(tài)高斯過程，對編碼和譯碼均不可知。假設(shè)S和相互獨立，其聯(lián)合概率分布與獨立。
考慮S和均為滿足獨立等同概率分布的隨機變量；特別的，S任意分布（可以為非高斯分布），而滿足零均值，方差為的高斯分布。也為滿零均值，方差為的高斯分布，并且與S和的聯(lián)合概率獨立。同時設(shè)輔助隨機變量。那么，有
,(16)
可以證明，在條件下，隨機變量和不相關(guān)，且相互獨立。因和均為高斯分布，那么也滿足高斯分布。又因S和相互獨立，所以隨機變量與也相互獨立。這樣，可以推出如下結(jié)論：
(17)
同時，與獨立表明：
(18)
所以，綜合上述兩式，可以得出：
(19)
上式最后一等號的成立是因為滿足零均值，方差為的高斯分布；滿足零均值，方差為的高斯分布；同時考慮的是加性噪聲，因此兩個，聯(lián)合分布的方差即為兩者方差的簡單和。根據(jù)高斯分布的熵公式[6]很容易得出上述結(jié)論。
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進入人工彎道，保證引水彎道有良好的進水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計時，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計流量要綜合考慮進水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強橫向環(huán)流的作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟實用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設(shè)計內(nèi)容
樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級、級別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計規(guī)范》、《水閘》、《取水工程》等文獻，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設(shè)計：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟實用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》中的迭代計算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進行各閘的消能防沖計算。
樞紐工程防滲計算：根據(jù)工程的要求，需對進水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計洪水位和校核洪水位都進行防滲計算，計算過程相似；根據(jù)《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進阻力系數(shù)法進行滲流計算。首先進行阻力系數(shù)的計算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗算各閘室完建期、設(shè)計洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。
關(guān)鍵詞：飲用水水處理納濾膜分離技術(shù)
前言
膜分離技術(shù)是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個單元操作。膜法分離的最大特點是驅(qū)動力主要為壓力，不伴隨需要大量熱能的變化。因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動化等優(yōu)點。膜分離中的微濾（MF）、超濾（UF）不能脫除各種低分子物質(zhì)，故單獨使用時，出水質(zhì)量仍較差。反滲透膜（RO）有較強的去除率，但在去除有害物質(zhì)的同時也去除了水中大量有益的無機離子，出水呈酸性，不符合人體需要。而納濾膜（NF）分離技術(shù)在有效去除水中有害物質(zhì)的同時，還能保留大多數(shù)人體必須的無機離子，且出水pH值變化不大。這種水處理方法對于我國目前的飲食結(jié)構(gòu)而言，尤其是營養(yǎng)結(jié)構(gòu)單一的人員來說，更易被接受，也更加合理。
為進一步開發(fā)和研究納濾膜，以便其更有效地應(yīng)用于水處理，我們安裝了兩種型號的納濾膜設(shè)備并進行了比較研究，這兩種型號的納濾膜均由美國Trisep公司生產(chǎn)，材質(zhì)為PA，型號分別為NF1（NFTS40）和NF7（NFTS80）。
1、納濾膜的定義及分離原理
1.1納濾膜的定義、特點
NF膜早期被稱為松散反滲透（LooseRO）膜，是80年代初繼典型的RO復(fù)合膜之后開發(fā)出來的。可這樣來論述“納濾”的概念：適宜于分離分子量在200g/mol以上，分子大小約為1nm的溶解組分的膜工藝。
納濾膜的一個特點是具有離子選擇性：具有一價陰離子的鹽可以大量滲過膜（但并不是無阻擋的），然而膜對具有多價陰離子的鹽（例如硫酸鹽和碳酸鹽）的截留率則高得多。因此，鹽的滲透性主要由陰離子的價態(tài)決定。
1.2納濾膜的分離原理
納濾過程之所以具有離子選擇性，是由于在膜上或者膜中有負(fù)的帶電基團，它們通過靜電互相作用，阻礙多價離子的滲透。根據(jù)文獻［1］說明，可能的荷電密度為0.5～2meq/g.
為此，我們可用道南效應(yīng)加以解釋：
ηj=μj+zj.F.φ
式中ηj——電化學(xué)勢；
μj——化學(xué)勢；
zj——被考查組分的電荷數(shù)；
F——每摩爾簡單荷電組分的電荷量（稱為法拉第常數(shù)）；
φ——相的內(nèi)電位，并且具有電壓的量綱。
式中的電化學(xué)勢不同于熟知的化學(xué)勢，是由于附加了zj.F.φ項，該項包括了電場對滲透離子的影響。利用此式，可以推導(dǎo)出體系中的離子分布，以計算出納濾膜的分離性能。
2、納濾膜處理飲用水的應(yīng)用研究
2.1納濾膜處理飲用水的流程
為增強兩種型號膜組件的可比性，我們采用同一流程，即：
原水10μm保安過濾器活性炭過濾5μm保安過濾器NF7出水。
原水10μm保安過濾器活性炭過濾5μm保安過濾器NF1出水。
其中，10μm保安過濾器用來除去原水中的懸浮物；活性炭吸附可去除水中的部分有機物；5μm保安過濾器用以保證膜組件的安全正常使用。
2.2試驗結(jié)果的分析討論
2.2.1TOC結(jié)果比較
為了研究NF1、NF7兩種膜對有機物的去除情況，在相同條件下取原水、活性炭出水及產(chǎn)水率為15%時的NF1、NF7出水水樣測定TOC，結(jié)果見圖1.
圖1TOC去除率比較
由圖1可知，在TOC的去除效果上，活性炭對TOC有一定的去除效果，但仍有一部分未能去除；納濾NF1對TOC的處理效果較好達到93.9%；而納濾NF7對TOC的處理效果不夠理想。
2.2.2色譜-質(zhì)譜聯(lián)機分析結(jié)果和討論
取原水，活性炭出水，NF1，NF7出水水樣各20L，經(jīng)吸附、洗脫、濃縮，用色譜-質(zhì)譜聯(lián)機分析。GC/MS結(jié)果見表1.
原水中檢出有機物26種，這些物質(zhì)中有毒有害物質(zhì)11種，占水中有機物總數(shù)量的42.3%，其中優(yōu)先控制污染物2種。原水經(jīng)過活性炭吸附后，有機物去除了17種，新增11種，對其中的9種無去除能力，說明活性炭對有機物的去除效果不夠理想；經(jīng)過膜處理后，NF7出水檢出有機物11種，對致突變物的去除率為75%；NF1出水檢出3種有機物，致突變物的去除率為87.5%.說明在三致物質(zhì)的去除效果上NF1優(yōu)于NF7.
造成以上結(jié)果的原因大體可這樣描述：在處理有機物中性組分時，電的相互影響消失了。對于這樣的物料，將根據(jù)其分子的大小進行分離，分子量超過200g/mol的組分被完全截留，而摩爾質(zhì)量較低的小分子則可以滲透。對于有機物料體系來說，以少量測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的擴散-溶解模型可以很好地描述納濾膜對有機物的分離特性。
2.2.3Ames試驗結(jié)果討論
取原水、活性炭出水、NF7、NF1出水各100L進行吸附、洗脫、濃縮后進行Ames試驗．
2.2.4脫鹽率比較
取NF1、NF7進出水水樣對其電導(dǎo)率進行測定．
3、結(jié)論及建議
（1）NF1對TOC的處理效果較NF7及活性炭吸附的效果更為理想，達到93.9%.NF1對水中有機物及三致性的去除效率高，出水Ames試驗結(jié)果為陰性。（2）NF1在去除水中有害物質(zhì)的同時，能夠保留較多的無機離子，更加符合我國目前的飲食結(jié)構(gòu)，滿足現(xiàn)有條件下人員的健康需要。（3）在應(yīng)用納濾膜分離技術(shù)處理飲用水時，建議使用NF1膜組件。（4）納濾膜的分離機理及相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型需進一步探討。
參考文獻：
［1］JjitsuharaI,KimuraS.StructureandPropertiesofChargedUltrafiltrationMembranesofSulfonatedPolysulfone.JChemEng.Japan,1983,16（5）
［2］IkedaK,etal.NewCompositechargedReverseOsmosisMembrane.Desalination,1988,68：109～119
關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；魯棒性；分形壓縮；IFS
中圖分類號：TP309 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)36-8763-02
數(shù)字水印技術(shù)是數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護的重要手段。通過將版權(quán)信息有效合理地嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中，在版權(quán)認(rèn)證時又能夠及時將其提取出來，從而有力地保證了數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)。分形壓縮[1]著眼于圖像的自相似性（或局部自相似性），以IFS(迭代函數(shù)系統(tǒng))和拼貼定理為基礎(chǔ)，對原始圖像進行分形編碼，從而大大減少了表示圖像的信息量。該文將數(shù)字水印技術(shù)與分形壓縮技術(shù)緊密結(jié)合，使得水印的魯棒性得到了很好的提高。
1 數(shù)字水印技術(shù)
對于一個靜態(tài)圖像，對其原始信號的頻域空間（通過將原始信號進行頻域變換），運用某種算法加入一個水印信號，或在一個寬信道上傳送一個窄帶信號[2] ，都可以看成是數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)。
如果用X表示數(shù)字產(chǎn)品的集合、W表示水印信號的集合、K 表示水印密鑰、G表示水印信號生產(chǎn)算法、E表示水印信號加入算法、D表示水印信號檢測算法，整個水印處理系統(tǒng)可用一個六元體（X，W，K，G，E，D）來描述。各個部分之間的關(guān)系可以理解成：G 利用K和X生成W，E再將W加入到X中，待到需要時，用D從已加入水印信號的X中提取出W，進而對數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)進行認(rèn)證。
2 分形壓縮技術(shù)
分形壓縮技術(shù)主要是通過分形圖像的自相似性（即圖像的局部與整體具有某種相似性），進而對原始圖像進行壓縮編碼與解碼的過程。通常可分為圖像分割、分割碼本、等距變換、編碼、參數(shù)量化、解碼六個子過程（如下）：
3 分形壓縮在數(shù)字水印中的應(yīng)用
由于分形壓縮可將一幅圖像大幅壓縮，比如一個256*256像素的灰度圖像，需要65536B去存儲，而經(jīng)過分形壓縮，僅需3954B存儲空間即可。在數(shù)字圖像中嵌入水印信號的時候，通過將原始水印信號分形壓縮后，再將水印信號的分形碼嵌入數(shù)字圖像中，而非像原來那樣嵌入水印原始信號，就可將水印信息成倍地嵌入。換句話說，原來數(shù)字圖像中只有一個水印信號，而現(xiàn)在卻有多個水印信號備份，即使有局部水印信號被篡改了，也可以通過其他備份信息來加以還原，因此水印的魯棒性大大提高。
參考文獻：
[1] 李水根,吳紀(jì)桃.分形與小波[M].北京:科學(xué)出版社,2002.
[2] 易開祥,石教英.一種自適應(yīng)二維數(shù)字水印算法[C].中國第二次信息隱藏與數(shù)字水印學(xué)術(shù)論文,2000:108-112.
[關(guān)鍵詞]數(shù)字水印；教育資源；版權(quán)保護
[中圖分類號]G40-057 [文獻標(biāo)識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）03-0091-04 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.03.018
一.數(shù)字版權(quán)保護技術(shù)現(xiàn)狀
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的教育資源開始以多媒體數(shù)據(jù)的形式表達，例如用數(shù)碼相機采集教學(xué)素材、用網(wǎng)上點播看教學(xué)視頻、用MP4播放器聽英語等。這些教學(xué)活動所涉及的多媒體數(shù)據(jù)蘊含了大量價值不菲的信息。數(shù)字化技術(shù)精確、大規(guī)模的復(fù)制功能和Internet的全球傳播能力都極大地沖擊著現(xiàn)有版權(quán)制度，數(shù)字教育資源的版權(quán)管理和保護也是當(dāng)前的一個難題。
早在上個世紀(jì)90年代，人們就意識到在網(wǎng)絡(luò)上進行數(shù)字作品分發(fā)存在運用技術(shù)手段進行知識產(chǎn)權(quán)保護的必要。在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，Dartmouth大學(xué)的John S.Erickson在1997年的博士論文中提出了FIRM（一種互操作權(quán)限管理框架），它也是斯坦福數(shù)字圖書館項目開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施原型Infobus的協(xié)議之一，用來將因特網(wǎng)協(xié)議擴展為更高層的信息管理協(xié)議。GeorgeMason大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院的Jaehong Park在2003年的博士論文中提出了一種統(tǒng)一的使用控制框架，從理論上探討了各種權(quán)限管理方式的統(tǒng)一建模問題。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的譚建龍對Interent內(nèi)容的安全分發(fā)與版權(quán)保護問題進行了較為深入的研究，并做了一定的系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)。香港大學(xué)、西安交通大學(xué)等也在數(shù)字版權(quán)保護技術(shù)領(lǐng)域做了不少研究工作。
第一代數(shù)字版權(quán)管理（DRM）技術(shù)主要以安全和加密技術(shù)為主，它對數(shù)字作品進行加密并以對版權(quán)分配進行控制的形式限制對內(nèi)容的使用，防止非授權(quán)拷貝。雖然成熟的密碼學(xué)可以解決安全傳遞和訪問控制，但是一旦解密后，數(shù)字作品便可以隨意地被拷貝，這將給數(shù)字作品制造商帶來巨大的損失，從而制約著網(wǎng)絡(luò)數(shù)字媒體應(yīng)用的不斷深入。第二代數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)變得更加豐富，包括對知識產(chǎn)權(quán)擁有者的有形和無形資產(chǎn)的全面管理，覆蓋了版權(quán)描述、身份鑒別、內(nèi)容交易、內(nèi)容保護、版權(quán)使用的監(jiān)控和跟蹤等各個方面。
網(wǎng)上傳播的多媒體教學(xué)資源同樣存在大量的盜版和侵權(quán)問題，如何保護多媒體教學(xué)資源的版權(quán)已成為近年來教育界、法律界及計算機應(yīng)用研究中面臨的熱點和難點問題。現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)實呼喚新的技術(shù)來保證現(xiàn)代教育資源的版權(quán)，從而保護廣大教師的勞動成果，進而保證現(xiàn)代教育與學(xué)術(shù)的良好發(fā)展。
二.數(shù)字水印的分類
數(shù)字水印是指嵌入在數(shù)字信息中有關(guān)擁有者或授權(quán)者并具有鑒別性但不影響該數(shù)字信息使用價值的數(shù)字信息（如文字、圖像、序列數(shù)等）。由于具有透明性，穩(wěn)健性和安全性的特點，數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字版權(quán)保護領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。數(shù)字水印算法能識別出被嵌入到所保護對象內(nèi)的所有者的相關(guān)信息（如注冊的用戶號碼、產(chǎn)品標(biāo)志或有意義的文字等）并能在需要的時候?qū)⑵涮崛〕鰜恚脕砼袆e對象是否受到攻擊，且能夠監(jiān)視被保護數(shù)據(jù)的傳播以及非法拷貝控制等。現(xiàn)有的基于數(shù)字水印的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護基本上是面向數(shù)字資源本身的，如數(shù)字媒體內(nèi)容完整性認(rèn)定、數(shù)字媒體篡改及篡改位置的認(rèn)定等。J.cox曾在他的論文中談到，數(shù)字水印由于其良好的應(yīng)用性能必將繼續(xù)為企業(yè)界所使用，特別是在數(shù)字版權(quán)保護領(lǐng)域。
數(shù)字水印技術(shù)近年來發(fā)展迅速，到目前已有了大量不同的數(shù)字水印方法，按不同的角度，數(shù)字水印可作如下分類：
1.按特性劃分
數(shù)字水印按照特性可以分為魯棒數(shù)字水印和脆弱數(shù)字水印兩大類。魯棒數(shù)字水印主要用于在數(shù)字作品中標(biāo)識著作權(quán)信息，如作者、作品序號等，它要求嵌入的水印能夠經(jīng)受各種常用的編輯處理；脆弱數(shù)字水印主要用于完整性保護，與魯棒水印的要求相反，脆弱水印必須對信號的改動很敏感，人們根據(jù)脆弱水印的狀態(tài)就可以判斷數(shù)據(jù)是否被篡改過。
2.按水印所附載的媒體劃分
按水印所附載的媒體，我們可以將數(shù)字水印劃分為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，會有更多種類的數(shù)字媒體出現(xiàn)，同時也會產(chǎn)生相應(yīng)的水印技術(shù)。
3.按檢測過程劃分
按水印的檢測過程可以將數(shù)字水印劃分為明文水印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數(shù)據(jù)，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數(shù)據(jù)。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其應(yīng)用受到存儲成本的限制。目前學(xué)術(shù)界研究的數(shù)字水印大多數(shù)是盲水印。
4.按內(nèi)容劃分
按數(shù)字水印的內(nèi)容可以將水印劃分為有意義水印和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某個數(shù)字圖像（如商標(biāo)圖像）或數(shù)字音頻片段的編碼；無意義水印則只對應(yīng)于一個序列號。有意義水印的優(yōu)勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因致使解碼后的水印破損，人們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^視覺觀察確認(rèn)是否有水印。但對于無意義水印來說，如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能通過統(tǒng)計決策來確定信號中是否含有水印。
5.按水印隱藏的位置劃分
按數(shù)字水印的隱藏位置，我們可以將其劃分為時（空）域數(shù)字水印、頻域數(shù)字水印、時/頻域數(shù)字水印和時間/尺度域數(shù)字水印。時（空）域數(shù)字水印是直接在信號空間上疊加水印信息，而頻域數(shù)字水印、時/頻域數(shù)字水印和時間/尺度域數(shù)字水印則分別是在DCT變換域、時/頻變換域和小波變換域上隱藏水印。隨著數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展，各種水印算法層出不窮，水印的隱藏位置也不再局限于上述四種。應(yīng)該說，只要構(gòu)成一種信號變換，就有可能在其變換空間上隱藏水印。
三.基于數(shù)字水印的教育資源版權(quán)保護分析
教育資源中存在大量的Word文檔，PPT課件，電子書，教學(xué)音視頻，教學(xué)游戲等數(shù)字產(chǎn)品，針對不同類型的資源使用不同的水印保護技術(shù)也是非常必要的。
1.文本教育資源
文本數(shù)字水印指在文本中加入水印，最常見的載體文件有TXT、DOC、PDF等格式。據(jù)統(tǒng)計，80%以上的信息是通過文字承載與傳播的。在人類的所有傳播媒介中，文字的地位最重要。無論傳播技術(shù)和媒體形式如何變遷，文字的作用在傳承人類文明、推動社會進步的過程中都是處于核心地位的。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下保護各種電子書籍、合同、證件、契約等文本數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)和信息安全的迫切性和重要性更為突出，與此同時，在教育資源中，存在大量的Word文檔，PPT課件，電子書等文本數(shù)字產(chǎn)品，這些文本資源版權(quán)的迫切性及重要性更為突出，因此，進行文本數(shù)字水印的教育資源版權(quán)技術(shù)研究也是非常必要的。
2.圖像和視頻教育資源
視頻水印算法的研究幾乎與圖像水印算法同步，1996年FrankHartung等在SPIE會議上提出的視頻序列直接擴頻的水印算法是視頻水印算法的早期代表工作，一般簡稱F&G算法。同年，在英國劍橋大學(xué)召開了首屆國際信息隱藏會議（IHW），在2002年首次專門召開數(shù)字水印的會議（IWDW），以后每年定期舉行。此后發(fā)表的有關(guān)數(shù)字水印的文章呈爆發(fā)趨勢。2001年，F(xiàn)ridrich提出了無損認(rèn)證的思想，并實現(xiàn)了兩種脆弱的無損水印算法，這是水印認(rèn)證技術(shù)特殊應(yīng)用的早期代表。此后，De Vleeschouwe、Ni等人發(fā)展了半脆弱的無損認(rèn)證水印。在視頻水印算法研究領(lǐng)域，早期的算法均建立在擴頻基礎(chǔ)之上，除F&G算法外，還有如Ton Kalker的JAWS算法、Cox的擴頻算法以及Mobasseri的CDMA比特面算法等典型算法。
3.音頻教育資源
數(shù)字音頻水印是將具有特定意義的水印信息嵌入到原始音頻信號中，嵌入之后對音頻信號的質(zhì)量沒有明顯的影響。人的視覺和聽覺特性差別較大，與圖像水印相比，音頻水印除了具有魯棒性、不可檢測性、透明性、安全性和自恢復(fù)性等特點外，還有自己的一些特點。早在1954年，美國Muzac公司申請了一項名為“Identification of sound and Like signals”的專利，將標(biāo)識水印信息不可感知地嵌入到音樂中，從而證明所有權(quán)的方法。這是迄今為止所知道的最早的電子水印技術(shù)。2000年，鈕心忻等提出了一種音頻水印算法，利用小波變換對原始語音信號進行分解，保留小波分解的近似分量，并對小波分解的近似分量進行相關(guān)處理，以便嵌入水印。王讓定等人提出了一種方法，在音頻信息隱藏技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)語音保密通信，并且可以有效抵抗去同步攻擊。陳荔聰?shù)热颂岢鲆环N基于奇偶量化的音頻水印算法，算法在音頻信號的時間域上檢索滿足條件的同步信號區(qū)，當(dāng)含水印的音頻信號受到裁剪攻擊，可以取出正確的水印。目前，大多數(shù)的研究工作都是圍繞圖像和視頻水印做的，對音頻水印算法研究的文章和成果相對較少。
四.教育資源版權(quán)保護方案
1.教育資源版權(quán)保護整體方案
為實現(xiàn)版權(quán)保護，在使用數(shù)字教育資源前要對其進行處理，即將數(shù)字教育資源版權(quán)信息及作品信息進行封裝，封裝時針對不同類型的資源采用不同的水印封裝技術(shù)。與此同時，權(quán)利描述機構(gòu)根據(jù)數(shù)字教育資源的認(rèn)證信息形成權(quán)利信息。當(dāng)有用戶需要使用文化遺產(chǎn)資源時，先由認(rèn)定跟蹤機構(gòu)對其進行交互認(rèn)定，順利通過認(rèn)定后，機構(gòu)根據(jù)用戶的申請形成用戶申請權(quán)利信息。使用控制機構(gòu)根據(jù)數(shù)字教育資源的固有權(quán)利信息與用戶的申請權(quán)利信息做出使用權(quán)利決策，并將該權(quán)利賦予用戶，使其在該權(quán)利范圍內(nèi)使用數(shù)字內(nèi)容。在用戶使用數(shù)字內(nèi)容的整個過程中，認(rèn)定跟蹤機構(gòu)都對其進行動態(tài)跟蹤和行為認(rèn)證，一旦發(fā)現(xiàn)有越權(quán)使用的情況認(rèn)定跟蹤機構(gòu)就會及時地對該用戶采取相應(yīng)措施。用戶使用完數(shù)字教育資源后需進一步對其進行行為認(rèn)證，以確保數(shù)字版權(quán)未遭到破壞。圖1是數(shù)字教育資源的數(shù)字權(quán)利認(rèn)定和跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究框架，包括數(shù)字媒體內(nèi)容包裝、數(shù)字權(quán)利動態(tài)描述、數(shù)字權(quán)利使用控制以及數(shù)字權(quán)利認(rèn)定和動態(tài)跟蹤等。
2.教育資源的水印封裝
水印封裝包括數(shù)字作品統(tǒng)一格式、水印信息的創(chuàng)建、數(shù)字作品內(nèi)容摘要的提取、水印嵌入以及內(nèi)容的安全加密等過程模塊。其研究框架如圖2：
水印封裝分為7個基本步驟，具體為：
（1）從數(shù)字教育資源庫中取出將要處理的數(shù)字作品，將其轉(zhuǎn)換為規(guī)定的符合格式文檔。
（2）從復(fù)合格柵文檔中提取版權(quán)及作品的相關(guān)信息，包括作品ID以及作品創(chuàng)作者描述信息、作品描述信息等。
（3）提取統(tǒng)一格式文檔的內(nèi)容摘要，用于文檔的完整性驗證，且作為水印封裝的部分水印信息。
（4）創(chuàng)建固有權(quán)利規(guī)則，指定用戶可對該文檔采取的操作，比如瀏覽、復(fù)制、編輯等。
（5）將版權(quán)信息、作品信息、固有權(quán)利規(guī)則和內(nèi)容摘要進行編碼，生成水印信息。
（6）在密鑰的控制下，將生成的水印信息封裝到數(shù)字作品中。
（7）在密鑰Seed控制下生成密鑰，對封裝后的數(shù)字作品進行加密操作，形成最終用于的數(shù)字產(chǎn)品。將處理后的數(shù)字作品放入產(chǎn)品信息庫，將水印封裝過程中所涉及的密鑰存入密鑰信息庫。
3.教育資源版權(quán)保護水印方案
多媒體教學(xué)課件包含著文檔、圖像（包括圖形）、音頻、視頻（包括動畫）等數(shù)字信息內(nèi)容，而與這些內(nèi)容形式的數(shù)字資源相對應(yīng)，分別有文檔水印、圖像水印、音頻水印、視頻水印等。最典型的三分屏課件包括三個部分：教師講課的音視頻、PowerPoint（當(dāng)然也可能是其他電子文檔）和課程綱要，則其數(shù)字水印版權(quán)保護系統(tǒng)應(yīng)該是包含語音，文本，圖像，視頻水印的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，如圖3。
對于需要進行版權(quán)保護的數(shù)字教學(xué)資源，根據(jù)數(shù)字信息類型選擇相應(yīng)的數(shù)字水印子系統(tǒng)進行水印的嵌入。這樣，嵌入了數(shù)字水印的數(shù)字教學(xué)資源再進行必要的資源共享和開放。當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己的這些數(shù)字教學(xué)資源有被非法復(fù)制和使用時，就可以將此侵權(quán)行為訴諸法律，通過從包含水印的數(shù)字教學(xué)資源中提取出能代表自己個人信息的數(shù)字水印來保護自己的版權(quán)。
【關(guān)鍵詞】 混沌序列 圖像水印 嵌入算法
一、前言
作為多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容認(rèn)證與版權(quán)保護技術(shù)，數(shù)字水印得到了大量研究和應(yīng)用。這種保密方案主要使用到電子產(chǎn)品版權(quán)的保護中，因此具有了魯棒性、不可感知性以及安全性等各種特征，這些特征也正是確保圖像傳輸安全性所需。因此，研究該技術(shù)必然具有現(xiàn)實意義。
二、混沌序列理論
2.1 混沌映射
經(jīng)過函數(shù)映射，就能夠得到良好的一維非線性映射，該映射具有隨機統(tǒng)計特征。因其生產(chǎn)出來的混沌序列屬于某區(qū)域中的混沌序列，而且該序列為整數(shù)值，具有隨機性，對初值非常敏感。定義如下所示：
其中第一個式子表示不大于符號內(nèi)值的最大整數(shù)，第二式子表示不小于符號內(nèi)值的最小整數(shù)。而xk∈{1，2，...m}，參數(shù)為a∈{1，2，...m}。
2.2 生成混沌序列
上式混沌映射經(jīng)過了n次迭代之后就形成了新的混沌映射，也就是本論文所要使用的映射，當(dāng)然所得的混沌映射式同樣具備混沌特征，也就是具有xk+1= f na（ xk）；假如給定了初始值x0，其參數(shù)a，m獲得值與迭代次數(shù)n值就已經(jīng)被確定了，自然也就生成了混沌序列是：{xk；k=0，1，2，3，...}，這個序列同樣具備了混沌特征，自然也就對初始的條件x0非常敏感。
三、計算圖像水印嵌入的強度因子
按照HVS（人眼視覺系統(tǒng)）的特征，嵌入的水印強度比某門限低時，人眼感知圖像的質(zhì)量相同，就不能夠看見嵌入的水印，該門限值也就是臨界不可見門限。所以所選水印嵌入強度因子是不是適當(dāng)是水印算法的關(guān)鍵之處。
要確定水印強度因子，就必須要滿足人類的視覺系統(tǒng)特征，同時要依據(jù)原來圖像內(nèi)容合理的進行調(diào)整，水印嵌入的次數(shù)不能夠太多，如果太多必然會因多次水印相加的平均積累引入誤差。所以應(yīng)用這個算法過程中，僅僅有兩次水印能夠自動滿足嵌入所需，一次就是將水印低頻嵌入到子圖Hn0中，另一次就是把水印嵌入三個細(xì)節(jié)子圖Hn1，Hn2及Hn3中數(shù)值較大的小波系數(shù)之中。
四、算法設(shè)計
從上面的具體分析來看，實施嵌入算法的步驟如下所示：
其一對水印反色進行預(yù)處理；設(shè)定水印選擇了256級的灰度圖像，如果水印的像素平均值超過了127，就要反色處理，確保水印的高平均像素具有不可見性。其二完成反色預(yù)處理后，就必須要對水印實施混沌映射處理，把完成置亂的各個像素按照掃描順序形成一維序列。其三把H（原始圖像）經(jīng)過n級的小波變化，讓低頻子圖大小和水印大小二者非常相同，對原始圖像進行變換后形成最后一級的小波變換，就能夠獲得四個子圖，分別為Hn0、Hn1、Hn2、Hn3。其四水印嵌入；在水印的嵌入過程中，就要依據(jù)圖像的小波子圖分塊不同計算出嵌入強度因子。低頻子圖Hn0所得嵌入強度因子即為a1；可以通過計算所得。而嵌入水印氛圍了兩個步驟，首先要把水印的一維序列嵌入到低頻子圖的各分塊中，可得嵌入強度的因子是a1；之后依據(jù)水印序列值個數(shù)就能夠獲取三個細(xì)節(jié)所得各個子圖，并從子圖中獲取個數(shù)相同的大系數(shù)值，一般都是按照絕對值的大小取，并對該系數(shù)值水印嵌入。就能夠獲取嵌入的強子因素是a2.其五通過n級的小波反變換，就能夠獲得反應(yīng)后圖像Hw。事實上，提取水印算法就是嵌入逆過程，而提取水印過程中就必須要合理利用原始圖像。
五、結(jié)束語
事實上，這種算法的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)加密算法，而且加密比較好，且不易破解。嵌入算法加密效果好、加密速度快，而且抗攻擊性強及初始值敏感等各種特征，具有較好的抗干擾性與魯棒性，因此具有實用價值。
參 考 文 獻
[1]王宏霞，何晨，丁科.基于混沌映射的魯棒性公開水印[J].軟件學(xué)報，2004，15（08）：1245-1246.
關(guān)鍵詞：關(guān)系數(shù)據(jù)庫；數(shù)字水印；hash函數(shù)
1.引言
數(shù)據(jù)庫水印就是在數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中嵌入水印達到保護數(shù)據(jù)庫所有權(quán)的一種技術(shù)，是近年來數(shù)據(jù)庫安全領(lǐng)域快速發(fā)展的一個重要分支。它可以借鑒多媒體數(shù)字水印技術(shù)的原理和思想，但與多媒體數(shù)據(jù)相比較，關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印技術(shù)要困難很多，因為關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)還有許多特點：
1） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)由若干獨立元組組成，每個元組的各個字段的值是確定的，冗余很小；
2） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)行和列的順序是無序的；
3） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)常要進行增加、刪除、修改。
由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)有其自己的特殊性，這些都使數(shù)字水印的嵌入和提取成為難題。因此，數(shù)據(jù)庫水印的算法考慮如下：
( 1) 魯棒性，數(shù)據(jù)庫水印能夠經(jīng)受住數(shù)據(jù)更新和攻擊；
( 2) 透明性，數(shù)字水印不能被用戶察覺，不會因為加了水印而影響關(guān)系數(shù)據(jù)的使用。
2.數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印模型
一般數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印模型主要包括3個算法：數(shù)字水印生成算法、數(shù)字水印嵌入算法和數(shù)字水印提取算法。
2.1數(shù)字水印生成模型
數(shù)字水印可以是文本、圖像等，想把水印嵌入到數(shù)據(jù)庫中，必須要對水印進行預(yù)處理，把它轉(zhuǎn)換成二進制流。水印生成模型如圖1所示：
圖1 數(shù)字水印生成模型
2.2數(shù)字水印嵌入模型
數(shù)字水印的嵌入通常是把處理好的二進制水印通過數(shù)字水印嵌入算法隱藏到數(shù)據(jù)庫的某些數(shù)據(jù)中，而不影響數(shù)據(jù)庫的使用。水印嵌入模型如圖2所示：
圖2 數(shù)字水印嵌入模型
2.3數(shù)字水印提取模型
數(shù)字水印的提取通常是利用密鑰，通過水印提取算法從數(shù)據(jù)庫中提取出水印信號，解預(yù)處理后，再恢復(fù)為原有的數(shù)字水印信號。
圖3 數(shù)字水印提取模型
3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印算法
關(guān)系數(shù)據(jù)庫的行被稱為“元組”，列被稱為“字段”。元組是字段的集合，字段有不同的類型和取值，考慮到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點和不破壞數(shù)據(jù)庫的使用價值，針對數(shù)值型字段值進行數(shù)字水印。在一個數(shù)據(jù)庫里，數(shù)值型字段有1個或多個，他們的有效位數(shù)是不同的，有的有效位數(shù)多，有的有效位數(shù)少，本文采取了對數(shù)值型字段的最低有效位進行數(shù)字水印的嵌入算法。
3.1算法描述
（1）水印預(yù)處理：將文本水印轉(zhuǎn)換為二進制并進行糾錯編碼處理；
（2）水印的嵌入：通過單向哈希函數(shù)HASH確定數(shù)字水印的嵌入位置，然后把二進制水印按順序嵌入到選定元組的數(shù)值型數(shù)據(jù)的最低有效位上；
（3）水印的提取：對水印數(shù)據(jù)庫庫中的數(shù)值型字段計算函數(shù)HASH值，然后順序提取各嵌入位0、1序列，最后再恢復(fù)成水印信息。
3.2數(shù)字水印預(yù)處理
本文采用的是文本水印W，可以由各種字符組成，按照ASCII碼表將每個字符用一個字節(jié)表示，然后順序排列，得到了二進制比特流，然后分成4組，不足的添0補齊。最后用海明碼對水印信息進行糾錯編碼。
有效的糾錯編碼方法有很多種，最簡單也是最早的方法之一是海明碼，它保證了任意兩個編碼信息至少有3個比特不同，并可以對單個比特錯誤進行修正。復(fù)雜一點的編碼有BCH和網(wǎng)格碼，可以糾正更多錯誤。這些編碼經(jīng)常根據(jù)符號糾錯的方法來描述，不同編碼適合不同的錯誤類型。例如，海明編碼處理隨機錯誤效果較好，而BCH編碼處理突發(fā)錯誤（連續(xù)符號群發(fā)錯誤）效果較好。
3.3數(shù)字水印嵌入位置
數(shù)據(jù)庫的容量是巨大的，而水印信號是有限的，要嵌入水印信號的元組數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)庫包含的元組，因此要選擇一定數(shù)量的元組進行水印的嵌入，以減少工作量和避免對數(shù)據(jù)庫的大量修改。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)常變動，所以要在不同情況下找到嵌入水印的元組就要對數(shù)據(jù)庫中元組進行標(biāo)記．同時在提取水印時，使用一樣的標(biāo)記可以找到這個元組．
3.4數(shù)字水印嵌入算法
1 )將文本水印信息轉(zhuǎn)換為二進制形式；
2 )利用海明碼對二進制水印進行糾錯編碼；
3 )計算HASH值ID和控制因子C，確定數(shù)字水印的嵌入位置T；
4 )根據(jù)T的值，按照水印二進制流的順序，將0、1代碼依次嵌入各數(shù)值型字段的最低比特位。
3.5數(shù)字水印提取算法
1 )針對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值型字段，計算HASH函數(shù)的值，再通過控制因子C找到嵌入水印的位置；
2 )根據(jù)水印嵌入的位置， 順序提取各嵌入位的0、1序列；
3 )根據(jù)0、1序列恢復(fù)成水印信息。
4.總結(jié)
數(shù)據(jù)庫水印技術(shù)是數(shù)據(jù)庫安全領(lǐng)域的新生事物，雖然數(shù)據(jù)庫水印技術(shù)困難很大，研究進展緩慢，但數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印技術(shù)的研究具有很重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。本文闡述了數(shù)據(jù)庫數(shù)字水印的基本原理和通用模型，并具體介紹了一種基于數(shù)值型字段的數(shù)字水印算法，該算法經(jīng)實驗證明具有較強的魯棒性和健壯性。
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關(guān)鍵詞：原型技術(shù)，總體框架設(shè)計建模技術(shù)，模塊設(shè)計，軟件水印
原型技術(shù)是過程建模新技術(shù)，它可在運行中被檢查、測試、修改，直到它的性能達到用戶需求為止,因而這個工作模型很快就能轉(zhuǎn)換成原樣的目標(biāo)系統(tǒng)。如圖所示，try{showAd(3,0,1);}catch(ex){}基于指令分布的軟件水印原型系統(tǒng)采用中央控制架構(gòu)，由Core Manager組件統(tǒng)一控制整個系統(tǒng)的運行，系統(tǒng)分成四個部分：
第一部分用于和用戶進行交互，采集用戶的需求信息，并且進行存儲。。這個部分由User Interface Manager組件在CoreManager控制下進行管理。
第二部分是文件處理部分，用于根據(jù)用戶的要求從硬盤讀取文件，并且進行格式檢查，反匯編等操作，然后存儲相應(yīng)結(jié)果。這部分由File Manager組件組成，F(xiàn)ileManager組件在Core Manager控制和協(xié)調(diào)下進行管理，包括硬盤文件和File Manager組件。
第三部分是CoreManager根據(jù)用戶的要求和各種保護插件的要求，選擇適合的保護插件進行對目標(biāo)軟件的代碼的修改的過程。此部分主要由ILProcess組件組成，由CoreManager根據(jù)用戶要求調(diào)用ILProcess組件中相應(yīng)的處理函數(shù)。
第四部分是代碼本的管理，由類Codebook組成，這部分相對獨立于前面三個部分，由Core Manager根據(jù)用戶要求通過類Codebook調(diào)用代碼本中選取的指令對目標(biāo)程序進行嵌入/提取水印等。由于水印信息是由代碼本中的指令表示的，所以此部分必須相對獨立，User Interface Manager組件跟類Codebook沒有直接聯(lián)系。。
系統(tǒng)總體構(gòu)架圖
其中，圖中的中空箭頭表示數(shù)據(jù)流，實線箭頭表示控制流。六邊型表示最高級的控制組件，棱臺表示各個部分的控制組件，圓柱表示存儲信息的組件，笑臉表示用戶。
一、用戶要求管理模塊的設(shè)計
用戶需求管理模塊負(fù)責(zé)與用戶進行交互，把用戶的要求(如：要進行保護的目標(biāo)軟件的路徑，需要嵌入的水印信息，用戶的密鑰等)保存在一個類中。對于本部分，可以在Visual Studio.net平臺下實現(xiàn)一個圖形用戶接口(Graph User Interface)。用戶的要求通過User Interface Manager存儲在UserRequirement類中，而Core Manager根據(jù)UserRequirement類中存儲的信息來作出相應(yīng)的決定(如：調(diào)用什么插件，做什么樣的操作，是嵌入水印還是提取水印等)。
二、文件控制分析模塊設(shè)計
通過核心組件CoreManger控制文件控制分析模塊完成文件控制以及反匯編功能。.NET平臺的程序雖然是合法的PE文件，但是由于metadata的存在使得可執(zhí)行文件的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對于小型的程序，metadata可以占據(jù)整個程序文件大小的80%，所以必須有一個組件負(fù)責(zé)文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換，由File Manager負(fù)責(zé)該工作。
三、代碼本類codebook設(shè)計
在算法中，代碼本V是保密的，V的選取決定了此算法抗攻擊的類型與強健性。Stern等人提出的基于指令分布的軟件水印算法中選取使用頻率高的n條指令構(gòu)成代碼本，只考慮了算法本身，沒有考慮具體實現(xiàn)時的限制因素。在實際算法中，根據(jù)MSIL指令集特點，被選取的指令組必須同時滿足如下四個條件：
1.只在基本指令和對象操作指令中選取V的成員。
2.選取那些能夠經(jīng)受各種常用代碼攻擊的指令組作為V中的成員。
3.選取編譯器輸出的代碼中經(jīng)常出現(xiàn)的指令組。
4.選取的指令組必須相互獨立。。
四、目標(biāo)代碼保護插件設(shè)計
該模塊使用插件對目標(biāo)代碼進行保護，插件架構(gòu)是本文所做工作的一個特點。由于軟件水印技術(shù)是軟件保護是一個新興的學(xué)術(shù)分支，并且當(dāng)前有很多種軟件水印算法（如靜態(tài)軟件水印和動態(tài)軟件水印等等），各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)，為了保證本系統(tǒng)的可擴展性，所以決定使用插件來進行真正的保護工作。在本原型系統(tǒng)中，首先通過核心組件Core Manager讀取UserRequirement對象中的用戶要求信息，并根據(jù)用戶要求信息調(diào)用保護插件，在本文中Core Manager通過Plug InWatermarking(SWM)調(diào)用實現(xiàn)本文算法的插件SWM，插件SWM根據(jù)用戶輸入的水印信息和代碼本類codebook對il臨時文件進行嵌入水印。
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