[논문]워터마크 공격 및 평가 기술 동향

김진호; 서영호; 이흥규

doi:10.22648/etri.2004.j.190409

워터마크 공격 및 평가 기술 동향
Technical Trends on the Attack and Evaluation for Watermarking Algorithms 원문보기

김진호 (콘텐츠보호연구팀) , 서영호 (콘텐츠보호연구팀) , 이흥규 (KAIST 전산학과)

네트워크 환경의 발전과 디지털 미디어 저작툴의 발전으로 이미지, 오디오, 비디오, 전자 문서 등의 멀티미디어 데이터는 시공간적 차이 없이 인터넷에서 빠르게 배포되고 있다. 품질의 손실 없이 무한 복제가 가능한 디지털 콘텐츠의 특성 및 저작권에 대한 의식의 부족 때문에 이들 데이터의 불법 복제 및 무단 배포가 일어나고 있다. 이와 동시에 디지털 콘텐츠의 저작권 정보를 보호하기 위한 워터마킹 기술도 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한 워터마킹 기술의 취약성을 밝히는 워터마크 공격 기술도 워터마킹 기술의 발전과 더불어 개발되고 있는 상황이다. 본 고에서는 다양한 워터마킹 기술들의 성능을 검증하기 위해 어떠한 워터마크 공격 기술과 워터마크 평가 기술이 있는지 동향을 파악하고 이러한 기술의 내용을 살펴본다. 또한 워터마크 공격 기술과 평가 기술에 관련된 최근의 국제 표준화 현황도 살펴본다.

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문제 정의

제네바 대학교 등의 학계를 주죽으로 Thomson, Philips 등 15 개 산업체 및 학계의 연구기관이 모여 컨소시엄을 구성하여 수행하였다. 그 목적은 디지털 워터마킹기술을 위한 완벽한 벤치마킹 도구, 참조도구 개발, 워터마킹 알고리듬의 인증절차 마련 및 관련 핵심기술의 개발이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 각종 응용시나리오 내에서 영상 워터마킹 기술을 평가하기 위하여 기술의 공급자와 사용자 모두가 사용할 수 있는 안전한 체계를 개발하고 기술의 성숙도를 높이기 위하여 새로운 공격기법들이 연구되었다.

제안 방법

이 연구결과 방송 콘텐츠용 디지털 워터마킹 기술의 사용자 요구사항과 디지털 워터마킹의 표준화를 위한 제안서 등이 작성되었다. 2000 년 5월에는 유럽차원의 방송용 콘텐츠를 위한 디지털 워터마킹 기술 공개 평가회를 가져 강인성, 안정성, 신뢰도, 각종 공격에의 회복성 등을 평가 척도로 하여 제안된 기술들을 평가하였다. 평가에 응한 기업으로는 Philips, Tektronics, Thomson, Lucent 등이었으며 EBU 에서 요구한 규격을 모두 만족시킨 기술은 없었다.
) 에서 2001년도에 Optimark 를 제시했으며 기존의 벤치마킹 기법에 복잡성, 제한된 데이터와 주어진 비트오류율 (Bit Error Rate: BER) 에 얼마나 많은 비트의 은닉 정보를 삽입할 수 있는지를 나타내는 정보량(payload), 알고리듬이 공격에 대응하여 얼마나 강인한지를 나타내는 파손한계 (breakdown limit) 등을 평가할 수 있는 도구를 제시했다 [6]. 또한 각 영역에서의 강인성을 종합적으로 평가하여 수치적으로 나타낼 수 있는 스코어 (overall score) 를제시했다.
기존의 JPEG 압축만을 고려하던 부분이 JPEG2000에서 사용되는 웨이블릿 압축을 포함하고 있으며, 이전에 워터마크가 삽입된 영상으로부터 워터마크를 추출하여 그 정보를 공격할 데이터에 다시 삽입하는 복사공격이 새로이 추가되었다. 이 외에도 여러 가지 신호처리적 공격들이 새롭게 포함되어 워터마킹 알고리듬의 강인성 테스트를 실시한다. Checkmark 는 이러한 공격 유형뿐만 아니라 새로운 화질 평가방법으로 weighted PSNR 과 Watson metric 을 도입하고 있다.
0 의 특징을 보면 워터마킹 기술은 서로 다른 목적으로 많은 응용 분야에 적용되기 때문에 벤치마킹 전에 사용 목적과 대상을 선택하도록 하고 있다. 즉, 영상의 품질 계수, 강인성, 공격의 강도 등을 적용하여 벤치마킹을 실시한다. Stirmark 는 벤치마킹을 이용한 애플리케이션이 나오지 않고 있으며, 척도로 이용되는 PSNR 은 시각적인 척도로는 부적합하다.
한다[8]. 즉, 워터마킹 기술은 응용에 따라 만족해야 하는 요구 사항들이 달라진다는 점에 주목하여 워터마킹 기술의 응용 시나리오를 포함시켜 평가한다. Certi- mark 의 목적은 좀 더 공정한 워터마킹 평가를 수행하여 워터마킹 기술의 사용자는 자신의 요구에 맞는 적합한 기술을 선택할 수 있도록 하고, 개발자는 자신이 개발하는 워터마킹 기술의 완성도를 향상시키는 데 이용할 수 있도록 하기 위함이다.

대상 데이터

2000년 11월에 2단계 평가를 끝마치고 실제 사용을 위하여 공개테스트를 수행하였다. 공개 테스트 결과 외부의 해킹에 취약함이 드러나 2001 년 6월 그 활동을 중지하였다.

후속연구

있다. 향후 워터마킹 기술에 대한 평가는 아래와 같이 규모가 큰 국제 표준 기구 혹은 산업체의 공동 컨소시엄에 의해 제정되는 공격 및 평가 기술을 바탕으로 이루어질 것으로 예측된다.
현재 각 기술마다의 개략적인 연구가 진행중이며 PAT 의 요구사항, 해당 기술의 평가척도 및 그 규격, 관련 각종 이슈들 현재까지의 연구 결과 등에 대한 조사가 병행되고 있다. 현재는 오디오에 대하여만 표준화 작업을 진행하고 있으나 향후에는 비디오, 정지영상, 텍스트 등에도 확대될 예정이다.

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