JP6533583B2 - モデル結託防止用透かし - Google Patents

Description

本開示は、電子透かしに関し、具体的には、結託防止用透かしに関する。

フォレンジックマーキングの目的は、オーディオビジュアルソースの漏洩の識別を容易にすることである。従って、フォレンジックマーキングは、他の調査ツールを補完することができる。その目的は、１つ又は一群の危殆化装置、或いは違反閲覧者を発見することである。

１つの既知の攻撃は、結託と呼ばれる。２又は３以上の結託主導者（ｃｏｌｌｕｄｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐａｌｓ）が、攻撃によって埋め込み情報を消去し、又は別の主導者を示すことを目的として、自分たちの個別に透かしの入ったコンテンツを何らかの方法で混合する。

１つの一般的に提案される解決策は、結託防止をサポートするペイロードを使用することである。これらのペイロードは、しばしばＴａｒｄｏｓ符号と呼ばれ、多くの研究者がＴａｒｄｏｓ符号の原理に従っている。Ｔａｒｄｏｓ符号は、２又は３以上の結託者の結託を高確率で検出することができる。

Ｔａｒｄｏｓ符号の主な問題点は、数百ビット又は数千ビットのペイロード長を必要とする点である。長いペイロードは、コンテンツの全長を使用して多くの続発するペイロードを埋め込む通常の電子透かし方式でしか実用的でない。残念ながら、このことは、通常は長いペイロードをサポートしないシーケンスキー様透かし方式には当てはまらない。

本開示は、コンテンツ内の透かしペイロードをシャッフルすることによって結託防止及び不正者追跡を可能にする。

１つの実装では、コンテンツに透かしペイロードを埋め込むシステムを開示する。このシステムは、ランダムシードを記憶するように構成されたカウンタと、透かしペイロード及びランダムシードを受け取って処理し、ランダムシードに基づいてシャッフルペイロードを生成するように構成された順列生成器と、シャッフルペイロードを受け取ってコンテンツに埋め込むように構成された透かし埋め込み器とを含む。

別の実装では、コンテンツに透かしペイロードを埋め込む方法を開示する。この方法は、カウンタを用いてランダムシードを生成するステップと、ランダムシードに基づいて、透かしペイロードをシャッフルしてシャッフルペイロードを生成するステップと、シャッフルされたペイロードをコンテンツに埋め込むステップとを含む。

別の実装では、コンテンツを取得すべく結託する不正者グルーを検出する方法を開示する。この方法は、コンテンツから透かしペイロードを抽出するステップと、逆順列生成器とカウンタの予想出力とを用いて透かしペイロードを逆シャッフルして逆シャッフルペイロードを生成するステップと、一連の逆シャッフルされた透かしペイロードに多数決決定を適用して不正者グループを検出するステップとを含む。

さらに別の実装では、装置を開示する。この装置は、プロセッサと、プロセッサに接続されたメモリとを含み、メモリは、コンテンツに透かしペイロードを埋め込むためのコンピュータプログラムを記憶し、コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行可能な命令を含み、この命令は、装置に、カウンタを用いてランダムシードを生成することと、ランダムシードに基づいて透かしペイロードをシャッフルしてシャッフルペイロードを生成することと、シャッフルペイロードをコンテンツに埋め込むこととを行わせる。

さらに別の実装では、装置を開示する。この装置は、プロセッサと、プロセッサに接続されたメモリとを含み、メモリは、コンテンツを取得すべく結託する不正者グループを検出するためのコンピュータプログラムを記憶し、コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行可能な命令を含み、この命令は、装置に、コンテンツから透かしペイロードを抽出することと、逆順列生成器とカウンタの予想出力とを用いて透かしペイロードを逆シャッフルして逆シャッフルペイロードを生成することと、一連の逆シャッフルされた透かしペイロードに多数決決定を適用して不正者グループを検出することとを行わせる。

本開示の態様を一例として示す以下の説明から、本開示のその他の特徴及び利点が明らかになるであろう。

同じ部分を同じ参照数字によって示す添付のさらなる図面を検討することにより、本開示の詳細を、その構造及び動作の両方に関して部分的に入手することができる。

本開示の１つの実装による、各主導者の例示的な透かしペイロードである。 本開示の１つの実装による、結託主導者のグループを識別する例示的な結託防止方法を示す図である。 本開示の１つの実装による、透かし埋め込みシステムの機能ブロック図である。 本開示の１つの実装による、透かし埋め込み処理を示すフローチャートである。 本開示の１つの実装による、例示的なペイロードレイアウトを図表形式で示す図である。 本開示の１つの実装による、不正者検出処理を示すフローチャートである。

上述したように、フォレンジックマーキングは、１つ又は一群の危殆化装置の識別を容易にする。しかしながら、主導者らは、結託してコンテンツの埋め込み／透かし情報を消去し、又は別の主導者を示す可能性がある。Ｔａｒｄｏｓ符号などの結託防止スキームは、２又は３以上の結託者の検出を可能にする。上述したように、Ｔａｒｄｏｓ符号の主な問題点は、シーケンスキー様透かし方式に適さないことがある数百ビット又は数千ビットのペイロード長を必要とする点である。

本明細書に開示するいくつかの実装は、ロバストな結託防止方法を用いた結託防止／不正者追跡システムのための技術を教示する。１つの実装では、コンテンツのペイロード内の共通モデル番号によって潜在的な結託主導者のグループを識別する。さらなる実装では、ペイロードの個々のビットの位置を入れ替える。この説明を読んだ後には、様々な実装及び応用における本開示の実装方法が明らかになるであろう。しかしながら、本明細書では、本開示の様々な実装について説明するが、これらの実装は限定ではなく一例として示すものにすぎないと理解されたい。従って、これらの様々な実装についての詳細な説明は、本開示の範囲又は広さを限定するものとして解釈すべきではない。

後述する詳細な説明は、本開示の例示的な設計の説明として意図するものであり、本開示を実施できる設計のみを示すように意図するものではない。本明細書で使用する「例示的な」という用語は、「例、事例又は実例としての役割を果たす」ことを意味する。本明細書において「例示的な」ものとして説明するあらゆる設計は、必ずしも他の設計よりも好ましいもの又は有利なものではないと解釈されたい。詳細な説明は、本開示の例示的な設計を完全に理解できるように具体的な詳細を含む。当業者には、本明細書で説明する例示的な設計を、これらの具体的な詳細を伴わずに実施できることが明らかであろう。場合によっては、本明細書に示す例示的な設計の新規性を曖昧にしないように、周知の構造及び装置についてはブロック図形式で示している。

結託防止システムの１つの実装では、システムが、個々の結託主導者を識別するのではなく、むしろ潜在的な結託主導者のグループを識別しようと試みる。各主導者は、互いに結託する可能性の高い、例えば同じモデルの装置を使用してコンテンツを取り込む可能性の高い主導者グループ内で分類される。いくつかの実装では、結託防止システムが、透かし埋め込みシステムと不正者検出システムという２つの部分を含むことができる。

１つの実装では、再生装置がペイロードの埋め込みを実行する。従って、結託防止システムの目的は、結託攻撃が使用した装置のメーカー及びモデルを識別することである。結託者が同じモデルを使用する可能性は高い。

図１Ａは、本開示の１つの実装による、各主導者の例示的な透かしペイロード１００である。ペイロード１００は、（装置のメーカー及びモデルの両方を識別できる）モデル番号１１０及び個々の装置識別子（個別ＩＤ）１２０という２つのフィールドを含む。図１Ａに示す例示的な透かしペイロード１００では、モデル番号１１０が、主導者に属する装置のモデル番号である。すなわち、モデル番号１１０は、主導者のグループを一意に識別する。これは、このグループの全てのメンバが同じモデル番号１１０を共有していると仮定するものである。従って、個別ＩＤ１２０は、そのグループ内の主導者を一意に識別する。

潜在的にマークされたコンテンツから透かしペイロードを抽出する際には、２つのシナリオが考えられる。１つのシナリオは、攻撃者が結託しなかった事例（事例１）である。事例１では、抽出されたペイロード１００が本物であり、モデル番号１１０及び個別ＩＤ１２０を用いて漏洩主導者を識別する。別のシナリオは、同じグループの攻撃者が結託した事例（事例２）である。従って、攻撃者は、同じコンテンツの複数の異なる透かしが入ったインスタンスにアクセスすることができる。事例２では、攻撃者が結託攻撃を開始する可能性がある。しかしながら、結託攻撃の結果として得られるペイロードは、モデル番号に不変条件を有しており、従って漏洩モデルが識別される。

図１Ｂに、本開示の１つの実装による、結託主導者のグループを識別する例示的な結託防止方法を示す。図１Ｂに示す実装では、ペイロード１３０が、攻撃者が結託しなかった事例１の一例を示す。従って、ペイロード１３０を用いて、個別ＩＤ「９９９９９８」及びモデルＩＤ「１２３４５６」を有する主導者を攻撃者として識別する。

図１Ｂに示す実装は、ペイロード１４０、１６０、１８０、１９０を伴う事例２の例も含む。例えば、ペイロード１４０を主導者Ａのペイロードとして表し、ペイロード１６０を主導者Ｂのペイロードとして表すことができる。ペイロード１４０は、モデル番号１４６（「１２３４５６」）及び個別ＩＤ１５６（「９９９９９８」）を含む。ペイロード１６０は、モデル番号１６６（「１２３４５６」）及び個別ＩＤ１７６（「７７７７７６」）を含む。２つのペイロード１４０及び１６０は、同じモデル番号１４６、１６６を有するので、２人の主導者Ａ及びＢは、同じ主導者グループ（例えば、グループＸ）に属すると考えられる。さらに、グループＸは、主導者Ａ及びＢ以外の主導者（例えば、主導者Ｃ、Ｄ及びＥなど）を含むこともある。

図１Ｂの例示的な実装では、主導者Ａ及びＢが、自分たちが所有していたペイロード１４０、１６０を含むコンテンツを分解し、コンテンツの異なる部分を組み合わせることによって結託したと仮定される。例えば、図１Ｂでは、ペイロード１４０が、４つの断片１４２、１４４、１５２、１５４に分解される。すなわち、モデル番号１４６は、断片１４２、１４４に分解され、個別ＩＤ１５６は、断片１５２、１５４に分解される。同じ処理を用いて、ペイロード１６０は、４つの断片１６２、１６４、１７２、１７４に分解される。すなわち、モデル番号１６６は、断片１６２、１６４に分解され、個別ＩＤ１７６は、断片１７２、１７４に分解される。

次に、主導者Ａ及びＢは、ペイロード１４０の４つの断片１４２、１４４、１５２、１５４をペイロード１６０の４つの断片１６２、１６４、１７２、１７４と選択的に組み合わせて異なるペイロード（例えば、ペイロード１８０又は１９０）を生成する。ペイロードはコンテンツに埋め込まれるので、この選択は、ペイロード１４０及び１６０内の８つの断片から逐次的に選択された４つの断片を含まなければならない。すなわち、１回につき１４２／１６２、１４４／１６４、１５２／１７２、１５４／１７４の各々から行われる選択が４回行われる。

ペイロード１８０に示す１つの例では、１４２、１６４、１５２、１７４という選択が行われて、「１２３４５６」というモデル番号１８２、及び「９９９７７６」という個別ＩＤ１８４が生成される。従って、「１２３４５６」というモデル番号１８２は、「１２３」という断片１４２と「４５６」という断片１６４とを組み合わせたものであり、「９９９７７６」という個別ＩＤ１８４は、「９９９」という断片１５２と「７７６」という断片１７４とを組み合わせたものである。従って、この例では、「９９９７７６」という個別ＩＤ１８４は、結託主導者（すなわち、「９９９９９８」及び「７７７７７６」というＩＤを有する主導者Ａ及びＢ）に関する正確な情報を提供しないが、「１２３４５６」というモデル番号１８２は、結託主導者のモデル番号に関する正確な情報を提供する。

ペイロード１９０に示す別の例では、１６２、１４４、１７２、１５４という選択が行われて、「１２３４５６」というモデル番号１９２、及び「７７７９９８」という個別ＩＤ１９４が生成される。従って、「１２３４５６」というモデル番号１９２は、「１２３」という断片１６２と「４５６」という断片１４４とを組み合わせたものであり、「７７７９９８」という個別ＩＤ１９４は、「７７７」という断片１７２と「９９８」という断片１５４とを組み合わせたものである。この場合も、この例では、「７７７９９８」という個別ＩＤ１９４は、結託主導者（すなわち、「９９９９９８」及び「７７７７７６」というＩＤを有する主導者Ａ及びＢ）に関する正確な情報を提供しないが、「１２３４５６」というモデル番号１９２は、結託主導者のモデル番号に関する正確な情報を提供する。

上記の２つの例から分かるように、ペイロードは、モデル番号に不変値を有するので、結託主導者の容易な標的になることができる。従って、さらなる実装では、透かしコンテンツ内のペイロードの各反復のためのペイロードの個々のビットの位置を入れ替える。

図２Ａは、本開示の１つの実装による、透かし埋め込みシステム２００の機能ブロック図である。図２Ａに示す実装では、透かし埋め込みシステム２００が、カウンタ２４０と、疑似ランダム順列生成器２３０と、透かし埋め込み器２４２とを含む。疑似ランダム順列生成器２３０は、疑似ランダム順列生成器２３０の技術が、この技術を知らない人物にとってはその出力がランダムに見え、様々な統計的ランダム性試験に合格できるように十分に複雑に設計されているという点で、真のランダム順列生成器とは異なる場合がある。従って、疑似ランダム順列生成器２３０の出力は、ランダムではなく決定論的であると考えることができる。他の実装では、順列生成器２３０が、他の何らかの決定論的方法を用いてシャッフルした値を生成することができる。カウンタ２４０は、疑似ランダム順列生成器２３０がカウンタ２４０の出力を受け取って疑似ランダム順列を計算するように現在のランダムシードを保持し、システム２００によって適切に更新される。

図２Ａでは、（例えば、ペイロード１００、１３０、１４０又は１６０に相当する）ペイロード２２０及びカウンタ２４０の出力が、疑似ランダム順列生成器２３０に供給される。疑似ランダム順列生成器２３０の出力は、シャッフルペイロード２３２である。シャッフルペイロード２３２内には、ペイロード２２０の全てのビットがランダム順で存在する。透かし埋め込み器２４２は、コンテンツ２１０を受け取って、１つの完全なシャッフルペイロード２３２を埋め込む。この結果が、透かしコンテンツ２４４である。透かし埋め込み器２４２（例えば、透かし埋め込み器２４２内のインターフェイスユニット）は、各ペイロードの埋め込み完了後に、カウンタ２４０にその値を増分するように要求する。このカウンタ２４０の増分により、新たなシャッフルペイロード２３２の値が生成される。カウンタ２４０の初期値（又はランダムシード）は、コンテンツ２１０に依存することができる。１つの例示的な実装では、透かし埋め込み器２４２が、コンテンツのいくつかの所定の特性（例えば、解像度、メタデータ、タイプなど）を評価してカウンタ２４０の初期値を生成するコンテンツ評価器（図示せず）を含む。別の実装では、この初期値が、コンテンツのメタデータ内に保持され、又はコンテンツ自体のいくつかのパラメータによって決定される。例えば、この初期値は、最初のｎ個のビデオセグメントのハッシュ結果とすることができる。

上述したように、透かし埋め込み器２４２を用いてシャッフルペイロード２３２がコンテンツ２１０に埋め込まれると、再生装置を用いて主導者に透かしコンテンツ２４２が提示される。１つの実装では、この再生装置が、透かしコンテンツ２４２の埋め込みを行った装置と同じ装置である。別の実装では、再生装置が、透かしコンテンツ２４２の埋め込みを行った装置とは異なる、接続された遠隔装置である。

別の実装では、不正者検出システムが、透かし埋め込みシステム２００の出力（すなわち、透かしコンテンツ２４４）を受け取って、結託主導者のグループが使用した装置のモデル番号を検出する。例えば、不正者検出システムが正常に抽出したシャッフルペイロード２３２毎に、逆疑似ランダム順列生成器を用いて予想ペイロード２２０を取り出す。

疑似ランダム順列生成器２３０は、考えられる変形例を含むイェーツ・フィッシャー技術と共に使用されるような技術を使用することができる。疑似ランダム順列生成器２３０は、例えばセキュアハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ−１）（カウンタ＋ｉ）モジュロｉなどの、カウンタ２４０とシーケンス内の順序との組み合わせによって定められるシードを使用する。透かし埋め込み器２４２は、対応するシャッフルペイロード２３２の値に応じて「０」又は「１」の透かしビデオセグメントを選択する典型的なシーケンスキー様埋め込み器である。

図２Ｂは、本開示の１つの実装による、透かし埋め込み処理２５０を示すフローチャートである。図２Ｂに示す実装では、ブロック２５２において、カウンタの出力の初期値を計算する。次に、ブロック２６０において、カウンタの出力を用いて（例えば、ペイロード１００、１３０、１４０又は１６０に相当する）ペイロード２２０をシャッフルしてシャッフルペイロードを生成する。シャッフルペイロード内には、ペイロード２２０の全てのビットがランダム順で存在する。ブロック２７０において、１つのシャッフルペイロードをコンテンツに埋め込む。各ペイロードの埋め込み完了後、ブロック２８０において、透かし埋め込み処理２５０が、カウンタにその値を増分するように要求する。このカウンタの増分により、新たなシャッフルペイロード２３２の値が生成される。ブロック２９０において、コンテンツの最後に達した場合、処理２５０は終了する。それ以外の場合、処理２５０は、ブロック２６０に戻ってさらなるペイロードをシャッフルする。

図３に、本開示の１つの実装による例示的なペイロード３００のレイアウトを図表形式で示す。図３の例示的な実装では、ペイロード３００が６４ビットを含む。最初のｗビット（例えば、１６ビット）は、メーカーと、その技術モデルの１つとを一意に識別するモデル番号３１０を含む。次のｘビット（例えば、２４ビット）は、所与のモデル内の装置を一意に識別する個別ＩＤ３２０を含む。次のｙビット（例えば、２０ビット）は、タイトル固有の乱数を指定するＲａｎｄ＿ｐａｄ識別子３３０を含む。この値は秘密でなく、オーサリング中に生成される。次のｚビット（例えば、４ビット）は、先の３つのフィールド３１０、３２０、３３０のペイロードの抽出において生じるあらゆる誤りを訂正するために使用する誤り訂正符号（ＥＣＣ）３４０を含む。ＥＣＣ３４０は、セグメントキーの生成中に計算される。

図４は、本開示の１つの実装による、不正者検出処理４００を示すフローチャートである。不正者検出処理４００は、ブロック４１０において、連続するシャッフルペイロード２３２を抽出するステップを含む。図２Ｂの説明で上述したように、連続するシャッフルペイロードはコンテンツに数回埋め込まれ、これらのシャッフルペイロードは、カウンタの増分毎に異なる。ブロック４２０において、正常に抽出されたシャッフルペイロード２３２毎に、逆疑似ランダム順列生成器を用いて予想ペイロード２２０を取り出す。予想ペイロード２２０の取り出しでは、シャッフルペイロード２３２を「逆シャッフル」する。また、予想ペイロード取り出しステップ４２０は、カウンタの予想値も使用する。

ブロック４３０において、誤り訂正が可能又は必要であるかどうかを判定する。ブロック４３０において誤り訂正が可能又は必要であると判定された場合、ブロック４４０において、誤り訂正符号（ＥＣＣ）（例えば、図３のＥＣＣ３３０）を用いて誤り訂正を適用する。次に、ブロック４５０において、訂正されたマークと、一連の収集されたペイロードの対応する検出スコアとを用いて多数決決定を適用する。

１つの実装では、単純な多数決決定が、ビットが「０」として検出された回数と、ビットが「１」として検出された回数とをカウントする。カウント数が多い方の値をビットの値に決定する。さらに高度な多数決決定は、各抽出されたビットの値に検出スコアで重み付けすることができる。

１つの実装は、コンピュータ命令を記憶して実行する、１又は２以上のプログラマブルプロセッサと、対応するコンピュータシステムコンポーネントとを含む。ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの組み合わせを使用することもできる。例えば、プロバイダシステムでは、配信、再生、データの暗号化、コンテンツファイルの構築及び配信、変換、並びにチェックサムの生成を、（例えば、メモリ、計算ユニット、バスなどの）適切なコンポーネント及びシステムを利用する１又は２以上のプロセッサ上で適切なコンピュータ命令を実行する１又は２以上のコンピュータシステムによって行うことができる。

上記の開示した実装の説明は、当業者が本開示を実施又は利用できるように行ったものである。当業者には、これらの実装の様々な修正が容易に明らかになると思われ、また本明細書で説明した一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく他の実施形態にも適用することができる。従って、これらの技術は、上述した特定の例に限定されるものではない。従って、本明細書で提示した説明及び図面は、本開示の現在のところ好ましい実施形態を表すものであり、従って本開示が広く意図する主題を表すものであると理解されたい。さらに、本開示の範囲は、当業者にとって明らかになり得る他の実施形態を完全に含み、従って添付の特許請求の範囲以外のものによって限定されるものではないと理解されたい。

２５０ 透かし埋め込み処理
２５２ カウンタ出力の初期値を計算
２６０ カウンタ出力を用いてペイロードをシャッフル
２７０ シャッフルペイロードをコンテンツに埋め込む
２８０ カウンタに値を増分するように要求
２９０ コンテンツの最後か？

Claims (13)

1. システムであって、
   ランダムシードを生成するように構成されたカウンタであって、前記ランダムシードの初期値がコンテンツの特性に基づいている、カウンタと、
   前記コンテンツに含まれている透かしペイロードと、前記ランダムシードとを受け取って処理し、前記ランダムシードに基づいて前記透かしペイロードをシャッフルしてシャッフルペイロードを生成するように構成された順列生成器と、
   前記シャッフルペイロードを受け取って前記コンテンツに埋め込むように構成された透かし埋め込み器と、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記透かし埋め込み器は、前記シャッフルペイロードが前記コンテンツに埋め込まれた後に前記ランダムシードを増分するように構成されたインターフェイスユニットを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記順列生成器は、疑似ランダム順列生成器である、
   請求項１に記載のシステム。
4. 前記システムは、前記コンテンツを再生するように構成された再生装置である、
   請求項１に記載のシステム。
5. 前記透かしペイロードは、モデル番号及び個々の装置識別子を含む、
   請求項１に記載のシステム。
6. 方法であって、
   カウンタを用いてランダムシードを生成するステップであって、前記ランダムシードの初期値がコンテンツの特性に基づいている、ステップと、
   前記ランダムシードに基づいて、前記コンテンツに含まれている透かしペイロードをシャッフルしてシャッフルペイロードを生成するステップと、
   前記シャッフルペイロードを前記コンテンツに埋め込むステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
7. 前記透かしペイロードをシャッフルするステップは、前記ランダムシードを用いて前記透かしペイロードのビット順をランダムに再配置するステップを含む、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記シャッフルペイロードが前記コンテンツに埋め込まれた後に、前記カウンタに前記ランダムシードを増分するように要求するステップをさらに含む、
   請求項６に記載の方法。
9. 前記透かしペイロードは、モデル番号及び個々の装置識別子を含む、
   請求項６に記載の方法。
10. プロセッサと、
    前記プロセッサに接続されたメモリと、
    を備えた装置であって、前記メモリは、コンピュータプログラムを記憶し、該コンピュータプログラムは、前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、該命令は、前記装置に、
    カウンタを用いてランダムシードを生成することと、
    前記ランダムシードに基づいてコンテンツに含まれている透かしペイロードをシャッフルしてシャッフルペイロードを生成することと、
    前記シャッフルペイロードを前記コンテンツに埋め込むことと、
    を行わせ、前記ランダムシードの初期値が前記コンテンツの特性に基づいている、
    ことを特徴とする装置。
11. 前記装置は、前記コンテンツを再生するように構成された再生装置である、
    請求項１０に記載の装置。
12. 前記命令は、さらに、前記装置に、前記シャッフルペイロードが前記コンテンツに埋め込まれた後に前記ランダムシードを増分することを実行させる、
    請求項１０に記載の装置。
13. 前記透かしペイロードは、モデル番号及び個々の装置識別子を含む、
    請求項１０に記載の装置。

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