一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法技术

本发明专利技术提供了一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，采用级联编码，弥补传统编码方法的不足；选择IPP码作为内码，TA码作为外码，通过级联扩展IPP码，即使当参数较小时也能生成足够多的指纹满足用户需要；同时，基于RS码构造的TA码需要较大的汉明距离，因此码字长度受限，但是级联码只要选择合适的内码即可获得理想的码长，码字长度不再受到限制；此外，本发明专利技术还提供了相应的数字指纹检测方法，当内容提供商发现非法的数字产品时，可以提取出其中的数字指纹，通过检测算法追踪共谋者，为惩罚不诚信用户提供证据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法
本专利技术涉及信息安全
，主要涉及一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法。
技术介绍
随着网络和多媒体技术飞速发展，越来越多的知识产品以电子版的方式在互联网上进行传播，数字作品已称为一类日益重要的商品。由于数字产品极易篡改和拷贝，非法用户可以对数字产品进行非法复制、篡改甚至重新分发，极大的损害了内容提供商和合法消费者的权益。如何限制非法复制和传播的行为，已经成为信息化社会亟待解决的问题。在这种情况下，数字指纹技术应运而生。通过在数字作品中嵌入能唯一标识用户身份的信息(或称之为指纹)，我们可以限制用户的非法活动，维护发行商的数字作品的版权。当发现盗版后，通过指纹追溯到购买者，从而查找到盗版的源头。而盗版者为了逃脱法律的制裁，必然会破坏作品中的数字指纹信息。如何抵抗来自多个盗版者的共谋攻击，如何提高抗共谋能力是数字指纹研究的主要内容。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，将IPP码作为内码，利用RS码构造TA码作为外码，进行级联编码后分配给用户，形成具有良好抗共谋能力的指纹编码方法，能够抵抗多用户的合谋攻击，增强编码的抗干扰能力。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，包括一下步骤：步骤S1、内码生成步骤：基于所述析取矩阵J构造IPP码，作为内码；选择参数构造析取矩阵J，所述析取矩阵J由0和1构成，采用字符替换方法，将所述析取矩阵J转换为可以抵抗共谋攻击的编码矩阵C1，所述编码矩阵C1每一行为一条指纹；步骤S2、外码生成步骤：基于RS码构造TA可追踪码，作为外码；根据用户数量和内码矩阵C1的码字个数计算RS码的相关参数，并由此生成基于RS码的编码矩阵C2；所述编码矩阵C2每一行视作一条指纹；步骤S3、级联编码生成步骤：所述级联码由步骤S1所述内码和步骤S2所述外码组成，将内码的码字作为外码的元素，级联码的每一个码字都是内码码字的级联集合,内码中码字的数目与外码元素的数目相同；步骤S4、指纹置乱步骤：将步骤S3中生成的数字指纹发送给可信第三方CA；CA通过混沌系统Logistic映射，生成与之对应的待嵌入指纹；步骤S5、指纹检测步骤：内容提供商从盗版数据库中提取指纹信息，并发送至CA进行解调，获取特征指纹码；指纹检测采用硬检测方式，首先计算相关性向量，然后对用户码向量和相关性向量进行逻辑与运算。若运算结果与相关性向量相同，则认为该用户是共谋者。进一步地，所述步骤S1中构造内码矩阵的具体步骤如下：步骤S1.1、给定拥有M个元素的集合Y，正整数k、m，给定l∈{1，2}，且M>k>m≥l≥0；计算Y的所有m元子集组成的集合，记为A，其中A共有t个元素；计算Y的所有k元子集组成的集合，记为B，B＝{B1,B2,...,Bs}，其中B共有s个元素；步骤S1.2、由步骤S1.1获取的矩阵A和矩阵B构造吸取矩阵J；所述析取矩阵J由0和1组成，共有t*s阶：J中每一个元素取值可由下式计算得出：其中，矩阵J中每一列共有步骤S1.3、通过字符替换，将析取矩阵构造为元抗共谋码，具体步骤如下：对于1≤j≤s，给定Uj＝{i|aij＝1,1≤i≤t}，fj是Uj到的一个一一映射；根据析取矩阵J构造内码码字矩阵C1如下：其中内码码字矩阵C1的码元个数为记为q1；码字长度为记为N1；码字个数为记为n1。进一步地，所述步骤S2中构造外码矩阵的具体步骤如下：步骤S2.1、基于RS码构造外码矩阵时，给定码长N2、码元个数q2，共谋门限w，满足如下条件时，所述RS码为w-TA码；1)、q为质数指数幂；2)、N2≤q2+1；3)、步骤S2.2、码元个数q2等于所述内码码字个数n1；由条件2)和条件3)确定RS码码长N2和码字个数n2，并构造RS编码矩阵C2。进一步地，所述步骤S3中构造级联码的具体步骤如下：步骤S3.1、给定内码矩阵给定外码矩阵C2，其码元集为Q2，且满足：步骤S3.2、给定映射θ:θ(ai)→bi，θ为从C1的码字到C2的码元的一一映射；步骤S3.3、由映射θ扩展外码码字集C2；将C2的码元替换为C1中的码字，得到级联码编码矩阵C；C中的每一行均可作为一条指纹分配给用户。所述步骤S4中指纹置乱步骤包括：步骤S4.1、内容提供商从步骤3生成的指纹库中随机选择一条指纹，将指纹编号、指纹、用户编号存储到交易表中，然后将指纹发送给可信第三方CA进行调制；步骤S4.2、将混沌系统Logistic映射定义为：Si+1＝μSi(1-Si),μ∈[1,4],i＝0,1,2,…其中初值S0∈(0,1)，μ为一个接近4的实数；CA根据Logistic映射生成一个比指纹长度大几倍的混沌序列；在混沌序列的某处开始选择与指纹长度相同的一段序列，对其进行二值化处理，得到一个与指纹长度相同的0/1序列pk，CA将该序列存储到数据库中；步骤S4.3、给定待调制的原始指纹序列为bk，根据步骤4.2生成的序列pk，通过按位异或的方式对指纹进行调制，最终嵌入的指纹CA将相关信息存储到数据库中。进一步地，所述步骤S5中指纹检测算法具体步骤包括：步骤S5.1、内容提供商在市场上发现可疑的盗版数字产品时，从该盗版中提取数字指纹并发送至可信第三方CA；步骤S5.2、CA从数据库中获取混沌系统Logistic映射的异或调制序列，采用按位反异或的方式对指纹进行解调制，并将解调后的数字指纹发送给内容提供商；步骤S5.3、内容提供商采用硬检测算法追踪共谋者；(1)计算相关性向量TN，它的第i个元素TN(i)可以通过以下公式计算得到：其中，表示待检测指纹的第i个元素，pi表示原始拷贝的第i个元素，||ui||表示向量ui的欧几里得范数；(2)设定门限值τ，重新为TN(i)赋值，将其转化为极性向量；赋值公式如下：(3)若用户i的数字指纹与相关性向量TN(i)的按位逻辑与的结果与TN(i)相同，则用于i被认定为共谋者。有益效果：本专利技术具备以下优点：本专利技术选择示踪码IPP码作为内码，可追踪码TA码作为外码。一方面，通过级联扩展IPP码，即使当参数较小时也能生成足够多的指纹满足用户需要，而传统的IPP码在生成相同数量的指纹时需要较大的参数。另一方面，基于RS码构造的TA码需要较大的汉明距离，因此码字长度受限，但是级联码只要选择合适的内码即可获得理想的码长，码字长度不再受到限制。此外，由于内码和外码都是具有追踪性质的码，所以将两种编码进行级联编码时，不会对码字本身的追踪性能产生影响。除了编码方法，本专利技术也提供了相应的数字指纹检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，其特征在于，包括一下步骤：/n步骤S1、内码生成步骤：/n基于所述析取矩阵J构造IPP码，作为内码；选择参数构造析取矩阵J，所述析取矩阵J由0和1构成，采用字符替换方法，将所述析取矩阵J转换为可以抵抗共谋攻击的编码矩阵C1，所述编码矩阵C1每一行为一条指纹；/n步骤S2、外码生成步骤：/n基于RS码构造TA可追踪码，作为外码；根据用户数量和内码矩阵C1的码字个数计算RS码的相关参数，并由此生成基于RS码的编码矩阵C2；所述编码矩阵C2每一行视作一条指纹；/n步骤S3、级联编码生成步骤：/n所述级联码由步骤S1所述内码和步骤S2所述外码组成，将内码的码字作为外码的元素，级联码的每一个码字都是内码码字的级联集合,内码中码字的数目与外码元素的数目相同；/n步骤S4、指纹置乱步骤：/n将步骤S3中生成的数字指纹发送给可信第三方CA；CA通过混沌系统Logistic映射，生成与之对应的待嵌入指纹；/n步骤S5、指纹检测步骤：/n内容提供商从盗版数据库中提取指纹信息，并发送至CA进行解调，获取特征指纹码；指纹检测采用硬检测方式，首先计算相关性向量，然后对用户码向量和相关性向量进行逻辑与运算。若运算结果与相关性向量相同，则认为该用户是共谋者。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，其特征在于，包括一下步骤：
步骤S1、内码生成步骤：
基于所述析取矩阵J构造IPP码，作为内码；选择参数构造析取矩阵J，所述析取矩阵J由0和1构成，采用字符替换方法，将所述析取矩阵J转换为可以抵抗共谋攻击的编码矩阵C1，所述编码矩阵C1每一行为一条指纹；
步骤S2、外码生成步骤：
基于RS码构造TA可追踪码，作为外码；根据用户数量和内码矩阵C1的码字个数计算RS码的相关参数，并由此生成基于RS码的编码矩阵C2；所述编码矩阵C2每一行视作一条指纹；
步骤S3、级联编码生成步骤：
所述级联码由步骤S1所述内码和步骤S2所述外码组成，将内码的码字作为外码的元素，级联码的每一个码字都是内码码字的级联集合,内码中码字的数目与外码元素的数目相同；
步骤S4、指纹置乱步骤：
将步骤S3中生成的数字指纹发送给可信第三方CA；CA通过混沌系统Logistic映射，生成与之对应的待嵌入指纹；
步骤S5、指纹检测步骤：
内容提供商从盗版数据库中提取指纹信息，并发送至CA进行解调，获取特征指纹码；指纹检测采用硬检测方式，首先计算相关性向量，然后对用户码向量和相关性向量进行逻辑与运算。若运算结果与相关性向量相同，则认为该用户是共谋者。


2.根据权利要求1所述的一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，其特征在于，所述步骤S1中构造内码矩阵的具体步骤如下：
步骤S1.1、给定拥有M个元素的集合Y，正整数k、m，给定l∈{1，2}，且M>k>m≥l≥0；计算Y的所有m元子集组成的集合，记为A，A＝{A1,A2,...,At}，其中A共有t个元素；计算Y的所有k元子集组成的集合，记为B，B＝{B1,B2,...,Bs}，其中B共有s个元素；
步骤S1.2、由步骤S1.1获取的矩阵A和矩阵B构造吸取矩阵J；所述析取矩阵J由0和1组成，共有t*s阶：



J中每一个元素取值可由下式计算得出：



其中，矩阵J中每一列共有个1；
步骤S1.3、通过字符替换，将析取矩阵构造为元抗共谋码，具体步骤如下：
对于1≤j≤s，给定Uj＝{i|aij＝1,1≤i≤t}，fj是Uj到的一个一一映射；根据析取矩阵J构造内码码字矩阵C1如下：



其中内码码字矩阵C1的码元个数为记为q1；码字长度为记为N1；码字个数为记为n1。


3.根据权利要求1所述的一种基于IPP码和RS码的抗共谋数字指纹编码方法，其特征在于，所述步骤S2中构造外码矩阵的具体步骤如下：
步骤S2.1、基于RS码构造外码矩阵时，给定码长N2、码元个数q2，共谋门限w，满足如下条件时，所述RS码为w-TA码；
1)、q为质数指...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迎周，沈锡，汪天琦，孙玉欣，沈茂林，高戈，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32