초록

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디지털 데이터의 저작권 보호를 위해 사용되는 워터마킹은 키의 대칭성 측면으로 볼 때 대칭 방식과 비대칭 방식으로 나눌 수 있다. 기존의 연구들은 거의 모두가 대칭 워터마킹의 형태로 이루어져 왔으나 공개적인 검출이 필요한 워터마킹의 특성상 삽입키와 검출키가 같은 대팅 형태에서는 검출기에서 유출되는 정보에 의해 삽입키가 제거될 수 있는 안전성 문제를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 검출키와 삽입키가 다른 비대칭 워터마킹 방식이 대두되었다. 본 논문은 최근에 2세대 워터마킹 방식으로 주목을 받고 있는 비대칭 워터마킹의 개념과 기존의 연구들을 소개하고 그들의 성능을 비교, 분석하였다.

디지털 데이터의 저작권 보호를 위해 사용되는 워터마킹은 키의 대칭성 측면으로 볼 때 대칭 방식과 비대칭 방식으로 나눌 수 있다. 기존의 연구들은 거의 모두가 대칭 워터마킹의 형태로 이루어져 왔으나 공개적인 검출이 필요한 워터마킹의 특성상 삽입키와 검출키가 같은 대팅 형태에서는 검출기에서 유출되는 정보에 의해 삽입키가 제거될 수 있는 안전성 문제를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 검출키와 삽입키가 다른 비대칭 워터마킹 방식이 대두되었다. 본 논문은 최근에 2세대 워터마킹 방식으로 주목을 받고 있는 비대칭 워터마킹의 개념과 기존의 연구들을 소개하고 그들의 성능을 비교, 분석하였다.

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 비대칭 워터마킹 방식의 개념을 암호화의 경우와 비교하여 살펴보고 최근에 제안된 비대칭 방식들의 내용을 소개한다. 또, 각 방식들의 특성들을 살펴보고 그들의 성능을 분석한다.
• 이 방식은 변환키 방식과 매우 유사한데, 먼저 단일층선형 신경망의 경우를 생각해보면 이는 선형 투사와 같다. 즉, 크기 N의 입력공간이 선형 투사함수 G에 의해 크기 〃의 출력공간이 되는 경우를 생각해보자. 이때, G의 N-M 계수들 z“를 랜덤하게 발생시킨 뒤 크기 7V의 비밀 키 s 를 투사하면 크기 M의 공개키 P를 얻을 수 있다.

가설 설정

• 대칭 워터마킹 시스템은 암호화와 마찬가지로 키가 안전하게 보존된다는 가정 하에서 시스템의 안전성이 보장된다. 그러나 이러한 키의 안전한 관리는 매우 어려운 일이며 안전성 문제가 존재한다.
• 워터마킹은 송신자에 의해 워터마크키가 생성되며 검출 방식도 유사성을 비교하는 상관도 검출을 하기 때문에 암호화에서처럼 메시지와 암호문이 일대일 관계를 가지지 않고 일대다 관계를 가지게 된다. 또한 암호화된 메시지는 그 자체로의 의미는 부여되지 않으며 복호기에 전송되는 암호문이 변경되지 않음을 가정하고 있다. 이와는 달리 워터마킹은 워터마크가 삽입된 데이터는 원본과 크게 다르지 않아야 하며 일반적인 신호처리뿐 아니라 고의적인 공격에도 강인해야 하므로 암호화의 이론 및 기법을 비대칭 워터마킹에 그대로 적용하는 것은 적절하지 못하다.
• 먼저, 커버 신호를 치환시켜서 신호간의 상관을 없앤다. 치환된 신호의 전력 밀도 스펙트럼은 평평하다고 가정한다. 다음에, 특정 모양을 갖는 잡음신호를 치환된 커버 신호에 삽입한다.

제안 방법

• 본절에서는 제안된 방식들의 문제점을 분석해 보고 각 방식들의 유사성과 차이점을 비교해본다. Hartung의 방식은 비대칭 방식으로 사용하기에 안전성이 많이 떨어져서 이를 제외한 6가지 방식들에 대해 비교하였다.
• 검출 과정은 전송된 신호를 삽입 과정과 같은 방법으로 치환시킨 뒤에 치환된 신호y y'의 전력 밀도스펙트럼 0心, , (⑵을 구하고 워터마크 전력 밀도 스펙트럼과의 유사성을 측정한다. 즉, 치환된 신호의 전력 밀도 스펙트럼의 모양이 워터마크의 모양과 매우 유사할 경우에 워터마크가 삽입되어 있다고 판단하며, 치환된 신호가 평평한 모양이면 워터마크가 없다고 판단한다.
• 본 논문에서는 비대칭 워터마킹 방식의 개념을 암호화의 경우와 비교하여 살펴보고 최근에 제안된 비대칭 방식들의 내용을 소개한다. 또, 각 방식들의 특성들을 살펴보고 그들의 성능을 분석한다.
• 3절에서 소개된 비대칭 방식들은 각기 다른 발상에서 출발하여 차이점도 존재하지만 매우 유사한 특징들도 많이 가지고 있다. 본절에서는 제안된 방식들의 문제점을 분석해 보고 각 방식들의 유사성과 차이점을 비교해본다. Hartung의 방식은 비대칭 방식으로 사용하기에 안전성이 많이 떨어져서 이를 제외한 6가지 방식들에 대해 비교하였다.
• 우리는 2절에서 언급된 비대칭암호화와 비대칭 워터마킹의 개념비교를 바탕으로 선형 랜덤 변환을 이용한 비대칭 워터마킹 방식을 제안하였다⑶. 본절에서는 제안된 변환키 방식과 함께 최근까지 여러 가지 방식으로 제안되어 온 비대칭 방식들을 발표된 순서대로 간단히 정리해 본다.
• 전송 과정에서 채널 잡음 등이 더해진 뒤 검출단에서는 삽입되어 있는 워터마크와 같은 기준 수 열 w를 이용하여 상관도 검출을 행한다. 즉, 워터마크가 삽입되어 있으면 전송된 신호와 기준 수열의 상관도 가 기준값보다 커서 워터마크가 삽입되어 있음을 알 수 있으며 그렇지 않은 경우-는 워터마크가 삽입되어 있지 않다고 판단한다.
• 전송된 신호y에서 워터마크를 검출하기 위해서 는 전송된 신호와 전송된 신호의 푸리에 변환된 신호와의 상관도를 이용하였다.

이론/모형

• 우리는 2절에서 언급된 비대칭암호화와 비대칭 워터마킹의 개념비교를 바탕으로 선형 랜덤 변환을 이용한 비대칭 워터마킹 방식을 제안하였다⑶. 본절에서는 제안된 변환키 방식과 함께 최근까지 여러 가지 방식으로 제안되어 온 비대칭 방식들을 발표된 순서대로 간단히 정리해 본다.

성능/효과

• 마지막으로, 모든 비대칭 방식들은 공개된 키를 이용한 공격이 가능하다는 공통된 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, Schyndel의 경우에는 공개된 수열의 길이에 맞는 Legendre 수열을 하나 선택해서 워터마크가 삽입된 신호에 빼주게 되면 삽입되어 있 는 워 터마크의 상관도를 떨어뜨려 검출을 불가능하게 할 수 있다.
• 먼저, Legendre 방식에서의 문제점은 생성 가능한 워터마크키의 양(키용량)이 작아서 공격자가 삽입된 수열을 쉽게 찾아낼 수 있다는 것이다. 길이 N인 Legendre 수열은 N—2개만이 존재하므로 가능한 모든 수열을 검출 기 입력으로 주고 검출 결과를 확인함으로써 삽입된 수열을 찾아낼 수 있다.
• 상관도 값에서 삽입된 워터마크 수열을 사용하지 않고 삽입된 워터마크의 검출이 가능함을 알 수 있다.

후속연구

• 그러나 이들 방식은 검출기에서 워터마크의 존재 여부만을 알 수 있으며 어떤 워터마크가 삽입되어 있는지는 확인할 수 없다. 즉, 이들 방식에 의한 워터마킹의 용량(capacity)은 1비 트로 볼 수 있으며, 이러한 작은 용량으로 가능한 매우 제한적인 활용 경우에 국한해서 사용할 수 있을 것이다.

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