专利名称：一种动态叛逆者追踪方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字版权保护，尤其涉及一种叛逆者追踪技术，具体的讲，动 态叛逆者追踪方法及系统。
背景技术：
随着互联网视频技术和数字电视的发展，以及媒体内容的丰富，用户付费 订制自己喜欢的视频节目的数字电视运营模式已经出现并逐步推广，视频内容 提供商也更倾向于利用数字电视系统发布节目。然而，用户的盗版问题成为制 约数字电视产业发展的一大问题。数字电视系统中，视频节目经过加密后对所 有用户广播，每一位用户在接收端都有解密装置，如果一位用户订阅了某节目， 则他对应的解密装置可以恢复该节目的明文，如果没有订阅节目，则解密装置 无法对节目进行解密，丢弃节目包。在数字电视这种广播模式下的盗版行为， 主要是盗版者通过攻击解密装置获得节目解密密钥并将其非法扩散。 一些共谋 者(或合谋者)可以将明文或者将构造的可以解开加密数据的盗版解码器传送
给未授权的用户。这种对数据的未授权的访问被称作盗版(piracy)。用户盗版 问题会成为困扰数字电视节目运营商的重要问题。如果不能有效的解决这个问 题，付费收看节目的模式就可能会受到严重的影响。
叛逆者追踪技术(Traitor Tracing)是在这种应用背景下提出的反盗版方 案。从B.Chor， A.Fiat和M.Naor在文献[l]中首次提出了叛逆者追踪的方案到现 在，叛逆者追踪技术已经派生出多个研究研究方向。一部分学者从加密系统的 角度出发，构造了许多对称和非对称方案。对称方案中，视频内容提供商与用 户的密钥相同；非对称方案中，二者持有不同的会话密钥。另一部分学者则是 将叛逆者追踪问题类比为数字指纹编码问题，研究重点是如何在最短的时间内 (对应于数字指纹编码的最短步长)追踪到尽可能多的叛逆者。他们将追踪方案分为静态方案和动态方案静态方案中，追踪系统采用预先设定好的密钥分 配和更换方案，而动态方案中，追踪系统在分发密钥后会监听盗版用户扩散的 密钥，并根据这一反馈信息设计后续的密钥分发方案。
Fiat和Tassa在文献[2]中提出了动态叛逆者追踪(Dynamic Traitor Tracing)的概念，希望能利用盗版者的反馈信息縮短追踪到叛逆者所需要的时 间。动态叛逆追踪的大致流程如图l所示。
发行商先对用户分组，每个组分发相同的码字，不同的用户组分发的码字 不同。几个合谋的盗版者会从他们得到的码字中选一个进行非法扩散。发行商 用监测系统监测被非法扩散的码字，从而推断出它来自哪个用户组，然后结合 以前的码字泄露信息和分组信息推断盗版用户。如果无法判断，则根据这些信 息调整对用户的分组，重新分发码字并监测，直到收集的信息足以推断出盗版 者。上面所说的"码字"是一个抽象的概念，它可以是对同一个节目的不同解 密密钥，也可以是嵌有不同指纹信息的媒体文件。整个追踪策略可以看作是一 个根据盗版者反馈信息动态生成的码序列，追踪盗版者需要调整用户分组的次 数可以看作是码序列的码长，每一次可以划分的最大用户组的个数可以看作是 码序列每一位码字可以使用的进制数。
动态叛逆追踪可以分为确定性追踪和概率追踪。确定性追踪系统输出的嫌 疑盗版者一定参与了盗版，而概率追踪系统输出的嫌疑盗版者则是以很大的概 率参与了盗版(即系统存在一定的误判率)。
Fiat和Tassa提出了借助二叉树(多叉树)搜索的思路构造的确定性动态叛 逆者追踪方案(文献[2])，并指出，只有当用户分组数大于合谋用户数时，才 可能构造出确定性追踪策略。以最大用户分组数r与盗版用户数上界P的关系满 足""+ l的情况为例，该追踪策略利用一个用户组I存储可能的无辜用户，而用 剩余的2p个用户组存储可能的p个盗版用户，2p个用户组中每个用户组对(Li, Ri}
中的用户中至少有一个盗版者。如果监测到的非法扩散码字是分配给I的码字， 则将I分为用户数相同的Li和Ri两部分，并将I置空；如果监测到的码字是分配给Li的，则将Ri与I合并，将Li分为Li和Ri两部分；如果监测到的码字来自Ri， 则将Li与I合并，将Ri分为Li和Ri两部分。每经过一步，就会有一个用户组中的 用户数减半，直到分配给某个只包含一个用户的用户组的码字被监测到，则追 踪到一个盗版用户，把该用户从系统断开，并继续上述步骤，直到所有盗版用 户被追踪到。在Fiat和Tassa提出的这种r二2p+l的动态追踪策略中，搜索过程最初几步的 分组数通常远远小于最大分组数r 。而在实际应用中，由于多解密密钥系统设 计的复杂性或传输带宽的限制，最大分组数往往是受到限制的，或者说，要增 加最大分组数必须付出较高的代价，因此，上述动态追踪策略不能充分地利用 既定的系统条件，导致搜索效率受到影响。发明内容为了解决如上问题，本发明的主要目的在于提供一种动态叛逆者追踪方法， 以充分利用最大分组数目，提高对叛逆者的搜索效率。 相应的，本发明还提供一种动态叛逆者追踪系统。 为了实现上述目的，本发明实施例的一种动态叛逆者追踪方法包括-(1) 基于要追踪的叛逆者个数P按照公式r-Np+l将所有用户分为r个用户 组，该r个用户组形成集合I，其中N为整数且N^;(2) 向所述r个用户组发送码字，同一组的用户发送相同的码字，不同组 的用户发送不同的码字；(3) 检测扩散的码字；(4) 判断该码字对应的用户组；(5) 基于码字对应的用户组调整用户分组； 如果该码字对应于集合I中的分组，则将该码字对应的分组从集合I中提取出，再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组， 以保持总分组数为r;如果该码字对应于叛逆者锁定集合中的一个分组，且该分组中的用户数大于l，则将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将 所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并 将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r;
(6)重复步骤(2) - (5)，直至检测到的码字对应的分组中用户数为1， 则判断该用户为叛逆者，并将该用户剔除。
(7)判断是否检测出所有叛逆者，如果否，将剔除的用户所属的叛逆者锁 定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总 分组数为r;
(8)重复步骤(2) - (7)。
为了实现上述目的，本发明实施例的一种动态叛逆者追踪方法包括
分组单元，用于基于要追踪的叛逆者个数P按照公式r-Np+l将所有用户分为 r个分组，其中N为整数且N^2;
码字分配单元，用于向各分组的用户发送码字，同一组的用户发送相同的 码字，不同组的用户发送不同的码字；
监测单元，用于检测扩散的码字；
追踪单元，用于判断所述检测的码字对应的分组及该分组中的用户数，并 将判断结果反馈至所述分组单元；以及
输出单元，用于分析所述追踪单元的判断结果，当检测的码字对应的分组 中用户数为l，确定该用户为叛逆者，输出该叛逆者信息；
其中所述分组单元基于追踪单元的判断结果，调整用户分组；如果该码字 对应于集合I中的分组，则该分组单元将该码字对应的分组从集合I中提取出， 再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组，以 保持总分组数为r;如果该码字对应于叛逆者锁定集合中的一个分组，且该分组 中的用户数大于l，则该分组单元将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一 个叛逆者锁定集合，并将所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其 他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r;如果检测到的码字对应的分组中用户数为l，则该分组单元将该用户剔除，同时将 剔除的用户所属的叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的 集合I重新分组，以保持总分组数为r;所述码字分配单元基于所述分组单元调整后的分组，向所有用户组发送码 字，以由监测单元进行检测，所述追踪单元根据检测单元检测的码字再反馈追 踪结果至分组单元。本发明实施例充分利用基于二叉树或多叉树的动态追踪策略中的最大分组 数目，提高了对叛逆者的搜索效率。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本发明的限定。在附图中图l为现有的基于二叉树的动态追踪策略中追踪叛逆者的流程示意图；图2为本发明实施例的动态叛逆者追踪方法的流程图；图3为本发明实施例的动态叛逆者追踪系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的 具体实施例进行详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本 发明，但并不作为对本发明的限定。图2为本发明实施例的动态叛逆者追踪方法的流程图。如图2所示，该动态叛逆者追踪方法包括如下步骤-步骤2G1，基于要追踪的叛逆者个数p按照公式r-Np+l将所有用户分为r个用户组，该r个用户组形成集合I。如果是进行二叉树搜索，N=2，此时如果要搜索 7个叛逆者，则需要将所有的用户分为15组；如果是基于多叉树进行搜索，N为 大于2的整数，此时如果要搜索3个叛逆者，则需要将所有的用户分为10组。步骤202，向所述r个用户组发送码字，同一组的用户发送相同的码字，不 同组的用户发送不同的码字；步骤203，检测扩散的(即叛逆者泄漏的)码字；
步骤204，判断该码字对应的用户组，如判断泄漏的码字是否来自于集合I 如果是(第一次检测的泄漏的码字肯定是来自于集合I)，则进入步骤205，将 该码字对应的分组从集合I中提取出，然后将该分组再分为用户数基本相同的N 个分组，该N个分组形成一个叛逆者锁定集合。提取后的集合I内的用户合并并 重新分组，以保持总分组数为r。
如果泄漏的码字不是来自于集合I ，则该码字来自于叛逆者锁定集合中的一 个分组，进入步骤206，如果进一步判断该分组中的用户数大于l，则进入步骤2 07，将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将所述 码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合 并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r;
重复步骤202-207，直至检测到的码字对应的分组中用户数为1，则进入步 骤208，判断该用户为叛逆者，并将该用户剔除。
步骤2Q9，判断是否检测出所有叛逆者，如果否，进入步骤21G，将剔除的 用户所属的叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I 重新分组，以保持总分组数为r;
重复步骤202-210，直至检测出所有的叛逆者，搜索结束。
下面分别以P=2和3时的二叉树搜索，以及三叉树搜索为例来说明本发明
的动态叛逆者搜索方法。
首先对于P-2时，本实施例的动态叛逆者搜索方法包括如下步骤
(1) 将所有用户(如100万的数字电视用户)分为5个分组(如每组2 O万用户)，初始该5个分组都属于集合I;
(2) 向所述分组发送码字，相同的分组发送相同的码字，不同的分组发 送不同的码字；
(3) 检测泄漏的码字，并将检测到的泄漏的码字所对应的分组从集合I 中取出并分为2相等的两部分(即两个分组，每个分组10万用户，该两个分组的用户中至少有一个叛逆者，为了便于描述，该两部分组成的集合称为叛逆者锁定集合)，并将集合I中的其他4个分组合并，合并后重新分为3个分组， 以保持总分组数为5。(4) 向调整后的分组发送码字，检测泄漏的码字并判断该码字对应的分组。如果该分组属于集合I (即不属于叛逆者锁定集合)，将该码字对应的分组 从集合I中提取出，然后将该分组再分为用户数基本相同的2个分组(如2个分组 相同或个数相差l)，该2个分组形成一个叛逆者锁定集合。提取后的集合I进行 合并并重新分组，以保持总分组数为5。如果泄漏的码字对应的分组不属于集合I，而是属于叛逆者锁定集合，且该 分组中的用户数大于l，则该码字对应的分组再分为2个分组，形成一个叛逆者 锁定集合，并将所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其他分组合 并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为5。(5) 重复步骤(4)，直至检测到的码字对应的分组中用户数为l，则判断该用户为叛逆者，并将该用户剔除。对于P-2的情况下， 一共可能会存在2个叛逆者锁定集合，每一集合者中会有一个叛逆者。每经过一步，就会有一个集合的一个用户组中的用户减半，直至分配给某个只包含一个用户的用户组的码字被检测到，则就追踪到一个叛逆者。(6) 判断是否检测出所有叛逆者，如果否，将剔除的用户所属的叛逆者 锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持 总分组数为5;O) 重复步骤(4) - (6)，直至检测出所有的叛逆者，搜索结束。 从如上搜索的流程可以看出，在搜索过程中，分组数始终保持为r，和原有 的^2p+l动态追踪算法相比，在分组数目受到限制的情况下，更充分地利用了 既定的条件，提高了搜索效率。对于P-3时，动态搜索的流程基本同上，不同的是需要将所有的用户分为7 个分组，并且一共会存在3个叛逆者锁定集合，每一集合者中会有一个叛逆者。
基于三叉树的搜索思想进行动态搜索时，流程基本上与上述(1) - (7)相 同，除了分组数不同，另外的不同之处在于，对泄漏的码字对应的分组再进行 分组时是分为3组(对于N叉数，要分为N组)，而不是分为2组。
图3为本发明实施例中执行上述动态叛逆者追踪方法的系统的结构示意图。 如图2所示，该动态叛逆者追踪系统包括分组单元、码字分配单元、监测单元、 追踪单元以及输出单元。
其中，所述分组单元用于基于要追踪的叛逆者个数P按照公式r-Np+l将所有 用户分为r个分组，其中N为整数且N";
所述码字分配单元用于向各分组的用户发送码字，同一组的用户发送相同 的码字，不同组的用户发送不同的码字；
所述监测单元用于检测扩散的码字；
所述追踪单元用于判断所述检测的码字对应的分组及该分组中的用户数， 并将判断结果反馈至所述分组单元；
所述输出单元用于分析所述追踪单元的判断结果，当检测的码字对应的分 组中用户数为l，确定该用户为叛逆者，输出该叛逆者信息；
另，所述分组单元基于追踪单元的判断结果，调整用户分组；如果该码字 对应于集合I中的分组，则该分组单元将该码字对应的分组从集合I中提取出， 再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组，以 保持总分组数为r;如果该码字对应于叛逆者锁定集合中的一个分组，且该分组 中的用户数大于l，则该分组单元将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一 个叛逆者锁定集合，并将所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其 他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r;如 果检测到的码字对应的分组中用户数为l，则该分组单元将该用户剔除，同时将 剔除的用集合I重新分组，以保持总分组数为r;所述码字分配单元基于所述分组单元调整后的分组，向所有用户组发送码 字，以由监测单元进行检测，所述追踪单元根据检测单元检测的码字再反馈追 踪结果至分组单元。根据如上的叛逆者动态追踪方法及系统，就可以本多个合谋叛逆者进行快 速的追踪搜索，从而有效的解决盗版问题。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可 以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如R0M/RAM、磁碟、光盘等。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不 用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。参考文献[1] B. Chor, A. Fiat and M. Naor, "Tracing Traitors", Proc. CRYPTO'94, Lecture Notes in Co mputer Science(LNCS)， Vol. 839, pp. 257-270, Springer Verlag, New York, 1994.[2] A. Fiat and T. Tassa, "Dynamic traitor tracing", Journal of Cryptology, Vol. 14， No. 3, pp. 211-223, 2001.
权利要求
1. 一种动态叛逆者追踪方法，其特征在于，该方法包括(1)基于要追踪的叛逆者个数p按照公式r＝Np+1将所有用户分为r个用户组，该r个用户组形成集合I，其中N为整数且N≥2；(2)向所述r个用户组发送码字，同一组的用户发送相同的码字，不同组的用户发送不同的码字；(3)检测扩散的码字；(4)判断该码字对应的用户组；(5)基于码字对应的用户组调整用户分组；如果该码字对应于集合I中的分组，则将该码字对应的分组从集合I中提取出，再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组，以保持总分组数为r；如果该码字对应于叛逆者锁定集合中的一个分组，且该分组中的用户数大于1，则将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r；(6)重复步骤(2)-(5)，直至检测到的码字对应的分组中用户数为1，则判断该用户为叛逆者，并将该用户剔除。
2. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括(7) 判断是否检测出所有叛逆者；如果否，将剔除的用户所属的叛逆者锁 定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总 分组数为r;(8) 重复步骤(2) - (7)。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于 N4或3。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于P^2。
5. —种动态叛逆者追踪系统，其特征在于，该系统包括分组单元，用于基于要追踪的叛逆者个数P按照公式r-Np+l将所有用户分为 r个分组，其中N为整数且N》2;码字分配单元，用于向各分组的用户发送码字，同一组的用户发送相同的 码字，不同组的用户发送不同的码字；监测单元，用于检测扩散的码字；追踪单元，用于判断所述检测的码字对应的分组及该分组中的用户数，并 将判断结果反馈至所述分组单元；以及输出单元，用于分析所述追踪单元的判断结果，当检测的码字对应的分组 中用户数为l，确定该用户为叛逆者，输出该叛逆者信息；其中所述分组单元基于追踪单元的判断结果，调整用户分组；如果该码字 对应于集合I中的分组，则该分组单元将该码字对应的分组从集合I中提取出， 再分为N个分组以形成一个叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组，以 保持总分组数为r;如果该码字对应于叛逆者锁定集合中的一个分组，且该分组 中的用户数大于l，则该分组单元将该码字对应的分组再分为N个分组以形成一 个叛逆者锁定集合，并将所述码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其 他分组合并至集合I中，并将合并后的集合I重新分组，以保持总分组数为r;如 果检测到的码字对应的分组中用户数为l,则该分组单元将该用户剔除，同时将 剔除的用户所属的叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I中，并将合并后的 集合I重新分组，以保持总分组数为r;所述码字分配单元基于所述分组单元调整后的分组，向所有用户组发送码 字，以由监测单元进行检测，所述追踪单元根据检测单元检测的码字再反馈追 踪结果至分组单元。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于 N4或3。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统该包括-P^2。
全文摘要
本发明提供一种动态叛逆者追踪方法及系统，该方法包括(1)基于公式r＝Np+1将用户分为r个分组，形成集合I；(2)发送码字；(3)检测扩散的码字；(4)判断码字对应的组；(5)若码字对应于集合I中的分组，则将该码字对应的分组从集合I中提取出，再分为N个分组，形成一叛逆者锁定集合，并将提取后的集合I重新分组，保持总分组数为r；若码字对应于叛逆者锁定集合中的分组，且分组中用户数＞1，则将该分组再分为N个分组，形成一个叛逆者锁定集合，并将该码字对应的分组所属的原叛逆者锁定集合中的其他分组合并至集合I并重新分组，以保持总分组数为r；(6)重复步骤(2)-(5)，直至检测的码字对应的分组中用户数为1，则判断该用户为叛逆者，将该用户剔除。
文档编号H04N7/24GK101534428SQ20081008363
公开日2009年9月16日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者卢增祥, 栋 李, 李一捷, 王天星, 路海明 申请人:北京视博数字电视科技有限公司