专利名称：级联指纹码的软判决译码方法
技术领域：
本发明属于数字安全技术领域，特别涉及级联指纹码的软判决译码方法。
背景技术：
近年来，信息技术的迅猛发展及以其为基础的电子商务的广泛应用，使各类文字、 图片、影视等作品通过网络的传播范围空前扩大，为创作者和发行商带来了新机遇。但同 时，人们也很容易对以数字形式存在的产品进行非法拷贝和分发。如何对数字化产品进行 版权保护已成为信息时代版权保护的核心问题之一。数字指纹技术的核心思想是将受保护作品的每一份拷贝都用唯一的指纹进行标 记，使得每份拷贝都与其他拷贝有细微的差别，保证每份拷贝都是唯一的。当购买者购买作 品时，作品发行者对其身份进行认证，然后将嵌有唯一指纹信息的拷贝对其出售，并将用户 身份和其所购买拷贝中的指纹一起存储到销售记录中，因此每个合法用户获取的作品拷贝 对应唯一的指纹。当某个用户将所购买的作品公开、转卖或转送给其他人，指纹也将随之拷 贝。因此非法拷贝必定源于某个或某几个合法拷贝且非法拷贝中将含有全部或者部分某合 法拷贝的指纹。当发行者发现了非法拷贝后，可以提取非法拷贝中的指纹，并采用指纹跟踪 算法追查从事作品再分发的用户。数字指纹技术通过对盗版用户的跟踪来阻止用户从事拷 贝的非法再分发活动，即使是把拷贝转送与他人，发行者也能够找出注册的用户，对其行为 进行起诉或制裁。因此，通过加大盗版用户被追查到的风险，抑制非法拷贝的传播。
步骤4，计算用户合谋度，即依据合谋矩阵ColM，根据式2计算所有N个用户中每 个用户分别的用户合谋度Ψη， 1 ‘2 其中，1彡η彡N，1彡j彡^ ，、为用户η的第j个外码的码字符号；步骤5，追踪合谋用户，即根据每个用户合谋度Ψη，1 < η < N，判断用户合谋度异 常的用户为合谋用户，采用以下两种判据进行合谋用户的追踪，
判据1，将用户合谋度最大的用户判断为合谋用户
Ur = {u，ψη = max (ψη)，1 彡 η 彡 N}
式:
判据2，将用户合谋度Wu符合式4的用户u判断为合谋用户
Ur = {u，Ψ -E(ΨJ ^ β σ , 1 ^ η ^ N}
式四
3
结合两种判据的判断结果得到追踪到的合谋用户集合U。，其中Wu为第U个用 户的用户合谋度；Ε(Ψη)为所有用户合谋度的平均值；ο为所有用户合谋度的均方差，即
β为预先设定的判据参数。而且，所述判据参数β彡4。本发明所提出的级联指纹码的软判决译码方法通用性强，在跟踪成功率方面比硬 判决译码算法具备明显优势，可以达到最佳译码的效果；而从译码复杂度的情况分析，确远 远小于最佳译码算法，同时也低于硬判决译码算法。同时，本发明给出了基于软判决译码的 级联指纹码的选码准则，可以给具体级联指码W'的码字合谋矩阵ColM，如式1所示，其中1彡i彡N1,1彡j彡I2 ； 以上矩阵的列就是每个内码中各个内码码字参与合谋的程度。步骤4，计算用户合谋度，即依据合谋矩阵ColM，根据式2计算所有N个用户中每 个用户分别的用户合谋度Ψη， 其中，1彡η彡N，1彡j彡l2,l</ y < N,，、为用户η的第j个外码的码字符号；步骤5，追踪合谋用户，即根据每个用户合谋度Ψη，1 < η < N，判断用户合谋度异 常的用户为合谋用户，采用以下两种判据进行合谋用户的追踪，判据1，将用户合谋度最大的用户判断为合谋用户 判据2，将用户合谋度符合式4的用户u判断为合谋用户 结合两种判据的判断结果得到追踪到的合谋用户集合U。，其中Wu为第U个用 户的用户合谋度；Ε(Ψη)为所有用户合谋度的平均值；ο为所有用户合谋度的均方差，即
σ
^
^为预先设定的判据参数。判据2是通过判断用户合谋度与所有用户合谋度均值之间的差来追踪合谋用户。 依据契比雪夫(Chebyshev)不等式，建议选择β > 4设置判据参数，可以高概率成功追踪 到合谋用户。分析基于软判决译码的指纹码的编码构造的选码准则针对内码FPin为(I1, N1) q码，外码FP。ut为仏，码的级联指纹码FP (1，N) q,多用 户合谋攻击后的指纹码按内码段看构成为…八…力2}，1彡j (ι2，反置乱规整之后的指纹码序列为
。即在合谋指纹码W'的每个内码Wj 中，计算各个内码码字Wu参与合谋内码％的内码合谋度約，其中1彡i彡N1,1彡j彡12。 令礼为参与合谋的内码码字的平均合谋度，仏为未参与合谋的内码码字的平均合谋度。则 用户合谋度为 式六其中P(w。| I2)为用户η的外码中与合谋用户外码相同的码字个数， O^P(WcIl2) ^ I2, P (wd 112)为用户η的外码中与合谋用户外码不相同的码字个数P(WdIl2) =I2-P(WcIi2)。则参与合谋的用户合谋度Ψ。与未参与合谋的用户合谋Wd之间的SDw为 依据式6，在给定用户数和给定码字长度的情况下，P( |/2) -礼)越大，合谋用 户与未参与合谋用户的合谋度差距Dw就越大，从而可以提高追踪算法的成功率。因此，提 高P(WdIl2)和(队可以有效地提高指纹码的编码效率。P(Wd|l2)的增加意味着需要加 大未参与合谋用户与参与合谋用户外码的码间距，(队-礼)的增加则标明在内码中参与合 谋的码字合谋度与未参与合谋的码字合谋度的差值应尽可能大，即码字之间尽量正交。通过以上分析，可以得出基于内外联合译码的级联指纹码的内外码选码准则外 码选择码间距大的码，内码选择正交性强的码。由于外码的选码准则与纠错码的选择准则 相同，因此可以采用目前被证明性能优良的纠错码，包括随机码、LDPC码(低密度奇偶校 验码)和Reed-Solomon码等。而在内码的选择上，可以选择具备良好正交性的伪随机序 列。正交扩频序列应具备如下特性有尖锐的自相关特性；有处处为零的互相关特性；不同 码元数平衡；有足够多的编码；编码有尽可能大的复杂度。目前常用的正交扩频序列包括m 码、Walsh码、Gold码以及Kasami码等。内码也可以选择具备抗合谋攻击能力的纠错码以 及具备抗合谋攻击能力的级联码等。
权利要求
一种级联指纹码的软判决译码方法，所述级联指纹码FP，其内码FPin为(l1，N1)q码，其中q为FPin的字符集个数，l1是FPin的码字长度，N1为FPin的可分配码字个数；其外码FPout为码，其中N1是FPout的字符集个数，l2是FPout的码字长度，N2是FPout的码字个数；由FPin和FPout构建的级联指纹码FP为(l，N)q码，其码字长度l等于l1*l2，码字个数N等于N2；针对c个用户合谋攻击后的指纹码y＝{y1y2…yk…yl}，1≤k≤l；其特征在于译码过程包括以下步骤，步骤1，反置乱，即采用编码生成级联指纹码FP时使用的置乱密钥对攻击后的指纹码y进行反置乱，获得合谋指纹码w′，然后对其进行分段获得l2段长度均为l1的指纹码序列1≤j≤l2，wj为合谋指纹码中的内码；步骤2，内码译码，即在合谋指纹码w′的每个内码wj中，计算各个内码码字wij参与合谋内码wj的内码合谋度其中1≤i≤N1，1≤j≤l2；步骤3，构建码字合谋矩阵，即联合所有内码合谋度构建整个合谋指纹码w′的码字合谋矩阵ColM，如式1所示，其中1≤i≤N1，1≤j≤l2；式一步骤4，计算用户合谋度，即依据合谋矩阵ColM，根据式2计算所有N个用户中每个用户分别的用户合谋度Ψn，式二其中，1≤n≤N，1≤j≤l2，为用户n的第j个外码的码字符号；步骤5，追踪合谋用户，即根据每个用户合谋度Ψn，1≤n≤N，判断用户合谋度异常的用户为合谋用户，采用以下两种判据进行合谋用户的追踪，判据1，将用户合谋度最大的用户判断为合谋用户Uc＝{u，Ψu＝max(Ψn)，1≤n≤N}式三判据2，将用户合谋度Ψu符合式4的用户u判断为合谋用户Uc＝{u，Ψu E(Ψn)≥βσ，1≤n≤N}式四结合两种判据的判断结果得到追踪到的合谋用户集合Uc，其中Ψu为第u个用户的用户合谋度；E(Ψn)为所有用户合谋度的平均值；σ为所有用户合谋度的均方差，即β为预先设定的判据参数。F2009100628310C0000011.tif,F2009100628310C0000012.tif,F2009100628310C0000013.tif,F2009100628310C0000014.tif,F2009100628310C0000015.tif,F2009100628310C0000021.tif,F2009100628310C0000022.tif,F2009100628310C0000023.tif,F2009100628310C0000024.tif
2.根据权利要求1所述级联指纹码的软判决译码方法，其特征在于所述判据参数 β彡4。
全文摘要
本发明属于数字安全技术领域，特别涉及级联指纹码的软判决译码方法，译码过程包括以下步骤对攻击后的指纹码进行反置乱，获得规整后的合谋指纹码，然后对其进行分段获得合谋指纹码的各个内码；在合谋指纹码的每个内码中计算各个内码码字的码字合谋度；联合所有内码码字合谋度，构建整个合谋指纹码的码字合谋矩阵；依据合谋矩阵计算每个用户的用户合谋度，根据每个用户合谋度判断用户合谋度异常的用户为合谋用户。本发明所提出技术方案通用性强，跟踪成功率高，且译码复杂度低。
文档编号G06F21/00GK101930505SQ20091006283
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者任延珍, 胡瑞敏 申请人:武汉大学