최근 인터넷의 발전과 보급으로 인해 고용량의 멀티미디어 자료에 대한 이용이 급증하고 있다. 이는 인터넷의 가장 큰 특징인 정보의 자유로운 접근 가능성 때문이다. 하지만, 이러한 특징이 장점으로만 작용하는 것은 아니다. 반대로 누구나 쉽게 멀티미디어 자료를 복제하여 타인의 지적재산권을 침해할 수도 있다. 그러므로 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다 본 논문에서는 동영상의 자막정보를 제공하는 SMIL 파일에 스테가노그래피와 암호화 기법을 적용하여 동영상과 자막정보의 저작권 보호 및 무결성 제공을 목표로 한다. 이를 위해 동영상에서 자막정보를 분리해 암호화를 하고, 스테가노그래피 기법을 이용해 동영상 내의 특정한 프레임에 자막정보를 안전하게 삽입할 수 있는 방법을 제시한다. 이와 같이 함으로써 자막정보에 대한 저작권 보호와 무결성 서비스 제공 및 동영상에 대한 무결성 서비스를 제공할 수 있다.
최근 인터넷의 발전과 보급으로 인해 고용량의 멀티미디어 자료에 대한 이용이 급증하고 있다. 이는 인터넷의 가장 큰 특징인 정보의 자유로운 접근 가능성 때문이다. 하지만, 이러한 특징이 장점으로만 작용하는 것은 아니다. 반대로 누구나 쉽게 멀티미디어 자료를 복제하여 타인의 지적재산권을 침해할 수도 있다. 그러므로 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다 본 논문에서는 동영상의 자막정보를 제공하는 SMIL 파일에 스테가노그래피와 암호화 기법을 적용하여 동영상과 자막정보의 저작권 보호 및 무결성 제공을 목표로 한다. 이를 위해 동영상에서 자막정보를 분리해 암호화를 하고, 스테가노그래피 기법을 이용해 동영상 내의 특정한 프레임에 자막정보를 안전하게 삽입할 수 있는 방법을 제시한다. 이와 같이 함으로써 자막정보에 대한 저작권 보호와 무결성 서비스 제공 및 동영상에 대한 무결성 서비스를 제공할 수 있다.
The technical advancement in and the widespread expansion of use of the internet has recently led to an increase in high bandwidth multimedia data usage. This is largely due to an unfettered access to the internet. The intrinsic merit of the internet, however, brings about a side effect：multimedia d...
The technical advancement in and the widespread expansion of use of the internet has recently led to an increase in high bandwidth multimedia data usage. This is largely due to an unfettered access to the internet. The intrinsic merit of the internet, however, brings about a side effect：multimedia date can easily be duplicated recklessly. This invokes the problem of intellectual property right violation. Focusing on this matter, multi-faceted studies are being conducted now. This paper aims to provide, by applying steganography and encryption methods into the SMIL files which supply subtitle data, the intellectual property protection of both motion picture and its subtitle data, as well as the integrity of the contents in question. In order to achieve the above goal, the authors show a particular method how to safely embed subtitle data into the given frames, after they separate subtitle data to encrypt them. By doing this, the authors suggests, the intellectual property right to the subtitle data as well as their integrity can be protected and achieved respectively. Besides, an integrity service for motion picture can be made.
The technical advancement in and the widespread expansion of use of the internet has recently led to an increase in high bandwidth multimedia data usage. This is largely due to an unfettered access to the internet. The intrinsic merit of the internet, however, brings about a side effect：multimedia date can easily be duplicated recklessly. This invokes the problem of intellectual property right violation. Focusing on this matter, multi-faceted studies are being conducted now. This paper aims to provide, by applying steganography and encryption methods into the SMIL files which supply subtitle data, the intellectual property protection of both motion picture and its subtitle data, as well as the integrity of the contents in question. In order to achieve the above goal, the authors show a particular method how to safely embed subtitle data into the given frames, after they separate subtitle data to encrypt them. By doing this, the authors suggests, the intellectual property right to the subtitle data as well as their integrity can be protected and achieved respectively. Besides, an integrity service for motion picture can be made.
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문제 정의
본 논문에서는 SMIL 파일 형태의 자막정보를 별도의 파일이 아닌 스테가노그래피 기법을 이용하여 동영상 파일 내에 직접 삽입하도록 함으로써 자막정보의 수정이 불가능하게 하는 무결성을 제공하도록 한다.
본 논문에서는 공간영역 은닉 방법을 사용하며, MPEG-1 동영상의 I 프레임의 LSB(least significant bit)에 SMIL 자막정보를 삽입하고자 한다.
본 논문에서는 동영상의 자막정보를 제공하는 SMIL 파일에 스테가노그래피(Steganography) 기법을 적용하여 동영상의 저작권 보호와 무결성 제공을 목표로 한다. 또한 SMIL 파일을 동영상 파일에 직접 포함시켜 자막정보의 편집이 불가능하므로 자막정보에 대한 저작권과 무결성을 제공할 수 있다.
본 논문에서는 이러한 자막정보의 손실을 막기 위한 방법으로 무손실 부호화 기법을 제안하였으며, 자막정보를 모든 프레임의 LSB에 삽입하지 않도록 하였다. 이것은 MPEG 으로의 압축 방법이 LSB의 값을 무시하는 방법도 포함하기 때문에 프레임마다 삽입할 수 있는 자막정보의 데이터량에 제한 받게 된다.
본 논문에서는 일반적으로 많이 사용되고 있고 동영상에서의 SMIL 자막정보에 대한 저작권 보호 및 무결성을 보장하기 위하여 자막정보를 동영상 내에 삽입하는 방법을 제안하였으며, 이렇게 삽입된 자막정보는 동영상에 대한 저작권 보호 및 무결성을 보장할 수 있다. 또한, 자막정보는 MPEG 동영상의 I 프레임에 삽입하도록 하였으며, 자막정보 삽입 시자막정보의 화면 내 부호화로 인한 손실을 방지하는 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 자막정보를 동영상에 삽입함으로써 동영상의 변화에 따라 자막 정보를 제공받을 수 없게 하도록 한다. 또한 동영상을 공격한다고 해도 모든 자막 정보가 삭제되는 것이 아니라 일부의 자막 정도는 동영상의 정보가 모두 없어질 때까지는 남아 있도록 함으로써 자막정보가 파괴 된 것을 알 수 있도록 한다.
위의 자막이 삽입된 영상에 편집을 가하면서 본 논문에서 구현한 시스템으로 자막을 추출하여 비교 설명하고자 한다.
제안 방법
MPEG 구조의 동영상 내에 자막정보를 삽입하는 방법에는 자막정보 전체를 동영상 내의 특정 위치에 삽입하는 방법과 자막정보를 여러 조각으로 나누어 동영상 전체에 삽입하는 방법이 있으며, 본 논문에서는 후자의 방법을 사용한다. 전자의 방법은 자막정보를 삽입하기 위한 동영상의 사용자 데이터 영역은 특정 영역으로써 이 영역의 위치만 알게 되면 누구나 쉽게 접근이 가능하기 때문에 동영상의 화면과는 상관없는 편집에 의해서 쉽게 자막정보의 변경 또는 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 본 논문에서는 자막정보가 재생될 프레임의 2개이전(1~ 1.2초 전) I프레임 뒤에 삽입하였다. 시스템의 성능에 따라 연산속도가 느리면 재생될 프레임의 3개 이전 I프레임 위치에 삽입할 수 있지만 실험 결과 펜티엄 DI 이상의 컴퓨터에서는 2개 이전의 I 프레임에 삽입하는 경우 좋은 성능을 보였다.
및 무결성을 보장할 수 있다. 또한, 자막정보는 MPEG 동영상의 I 프레임에 삽입하도록 하였으며, 자막정보 삽입 시자막정보의 화면 내 부호화로 인한 손실을 방지하는 알고리즘을 제안하였다. 또, 자막정보의 무결성을 위하여 Blowfish 암호화와 MD5 해쉬 알고리즘을 사용하였다.
본 논문에서는 (그림 5)와 같이 연산시간을 고려하여 그 시간만큼의 이전 프레임에 자막정보를 삽입하여 이 문제를 해결하도록 한다.
본 논문에서는 압축 손실이 가장 적은 MPEG-1의 I 프레임에 자막정보를 삽입하도록 한다. 그러나 I 프레임 또한 화면내 부호화로 인한 압축이 발생되기 때문에 자막정보를 삽입할 때에 이 문제를 해결해야 한다.
본 논문에서는과 같이 여러 시스템에서 처리되는 연산시간을 측정하였다.
본 논문에서의 프레임 추출 부분은 MPEGT의 6계층에서 GOP 계층의 가장 첫 프레임인 I 프레임으로 한다. P 프레임과 B 프레임은 I 프레임과 달리 화면내 부호화 이외에 움직임 보상을 이용한 예측 부호화가 이루어지기 때문에 공간영역 은닉 방법을 적용하는데 적합하지 않다.
이론/모형
또한, 자막정보는 MPEG 동영상의 I 프레임에 삽입하도록 하였으며, 자막정보 삽입 시자막정보의 화면 내 부호화로 인한 손실을 방지하는 알고리즘을 제안하였다. 또, 자막정보의 무결성을 위하여 Blowfish 암호화와 MD5 해쉬 알고리즘을 사용하였다.
본 논문에서는 자막정보의 손실을 막아주기 위한 방법으로 무손실 부호화 기법을 사용한다. 즉, 프레임을 JPEG 압축 시 LSB의 값을 무시하는 경우가 있기 때문에 자막정보를 모든 LSB에 삽입할 수 없으므로 손실이 발생하지 않을 LSB에 대한 선별 작업이 우선적으로 이루어진다.
분리된 자막정보의 삽입이 이루어진다. 자막정보의 삽입에는 공간영역 은닉 방식의 스테가노그래피 기법이 사용되고 자막정보는 삽입되기 전에 암호화 과정을 거치며, 암호화는 Blowfish 방법이 사용된다. Blowfish는 DES 및 IDEA 를 대체하는데 사용될 수 있는 암호 알고리즘으로 32비트에서 488비트까지 가변적인 길이의 키를 사용하며, DES에 비해 현저히 빠르다[11].
성능/효과
기존의 동영상 데이터에서는 동영상 파일과 SMIL 자막정보 파일이 별도로 존재하기 때문에 자막정보를 이용하기 위해서는 SMIL 파일을 동시에 동영상 파일과 같은 이름으로 가지고 있어야만 재생이 가능하였으나 본 논문에서는 자막 정보를 동영상 내에 삽입함으로써 자막 정보를 파일로 따로 가지고 있지 않아도 된다는 장점이 있다.
본 논문에서는 동영상과 SMIL 자막정보를 하나의 파일로 함으로써 동영상이 변화하면 자막정보가 변화하도록 함으로써 자막정보를 스테가노그래피로 사용하는 경우 동영상과 자막정보의 저작권 및 무결성을 보장할 수 있다.
2초 전) I프레임 뒤에 삽입하였다. 시스템의 성능에 따라 연산속도가 느리면 재생될 프레임의 3개 이전 I프레임 위치에 삽입할 수 있지만 실험 결과 펜티엄 DI 이상의 컴퓨터에서는 2개 이전의 I 프레임에 삽입하는 경우 좋은 성능을 보였다.
후속연구
향후 과제로는 자막 삽입에 사용되는 스테가노그래피 기법에 공간영역 은닉방식이 아닌 주파수 영역 은닉방식을 이용하여 속도를 향상하고 다양한 인코딩 방식의 동영상에 모두 적용하기 쉽도록 보완하는 연구가 계속되어야 할 것이다.
참고문헌 (11)
E. Fanz, A. Jerichow, S. Moller, A. Pfitzmann, I. Stierand, 'Computer Based Steganography : How It Works and Why Therefore Any Restrictions on Cryptography Are Nonsense, At Best,' Proceedings of Information Hiding Workshop, LNCS, Springer-verlag, Vol. 1174, pp. 7-21, 1996
Neil F. Johnson, Sushil Jajodia, 'Lecture Notes in Computer Science,' Workshop on Information Hiding Proceedings, Portland, Oregon, USA, Vol. 1525, pp. 273-289, April, 1998
Neil F. Johnson, Zoran Duric, Sushil Jajodia, 'Infomation Hiding - Steganography and Watermarking - Attacks and Countermeasures,' Kluwer Academic Publishers, pp. 18-44, 2001
John L. Mitchell, William B Pennebaker, Chad E. Fogg, Didier J. Legall, 'MPEG Video Compression Standard,' Chapman and Hall, pp. 1003-1996
Black Wolf, StegoDos-Black Wolf's Picture Encoder V0.90B, Public Domain, ftp://ftp.csua.berkeley.edu/pub/cypherpunks/steganography/stegodos.zip
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