Le tatouage de documents num´ eriques

(1)

Le tatouage de documents num´ eriques

Marc Chaumont

6 mars 2009

(2)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

(3)

Tatouage visible et tatouage invisible pour une image

Fig.: Le tatouage visible et invisible sur une image

(4)

Exemple de syst` eme de tatouage : Cox et al. 97

+ =

I. J. Cox, J. Kilian, T. Leighton, et T. G. Shamoon. ”Secure spread

spectrum watermarking for multimedia”. ICIP ’97.

(5)

D´ efinition du tatouage (watermarking)

Le tatouage - Insertion de donn´ ees cach´ ees

Le tatouage est l’art d’alt´ erer un m´ edia (une image, un son, une vid´ eo ...) de sorte qu’il contienne un message le plus souvent en rapport avec le m´ edia, le plus souvent de mani` ere imperceptible et le plus souvent de mani` ere robuste et sˆ ure.

La st´ eganographie

La st´ eganographie est l’art de dissimuler au sein d’un support anodin une information qui bien souvent est sans rapport avec le support. Cette dis- simulation se fait de sorte qu’il soit difficile pour un observateur ext´ erieur de se rendre compte qu’il y a eu dissimulation.

La cryptographie

(6)

Le tatouage, une science jeune

F. A. P. Petitcolas, R. J. Anderson and M. G. Kuhn. ”Information

Hiding - A Survey”. 1999.

(7)

Tatouage : La motivation premi` ere

facilit´ e de stockage, de copie et de redistribution (disque dur, CD)

1993 : Navigateur Web Mosaic et d´ ebut de l’` ere Internet, R´ eticence des grands et petits possesseurs et diffuseurs de donn´ ees num´ eriques envers internet, le DVD , ...

Il faut des solutions pour prot´ eger les ayant droits de ces documents.

Remarque : le cryptage prot` ege tant que le support est crypt´ e mais

plus une fois qu’il est en clair.

(8)

Les propri´ et´ es qu’apporte le tatouage

1

Le tatouage est invisible ; l’esth´ etique est conserv´ ee,

2

Le tatouage est ins´ eparable de son support quand le tatouage est robuste ; Un changement de format ne fait pas disparaˆıtre le message cach´ e ;

3

Le tatouage subit les mˆ emes transformations que le support.

(9)

Les m´ edias num´ eriques

texte,

programme,

image,

son,

vid´ eo,

mod` ele 3D,

...

(10)

Les applications possibles

contrˆ ole de diffusion - ”broadcast monitoring”,

identification du propi´ etaire - ”copyright identification”, preuve de propi´ et´ e - ”copyright proof”,

suivi de transaction - ”fingerprinting”,

authentification du support - ”authentication”, contrˆ ole de copie - ”copy control”,

contrˆ ole de p´ eriph´ erique - ”device control”,

enrichissement - ”enhancement”

(11)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

(12)

Le tatouage 0-bit

Illustration avec l’algorithme de ”Broken Arrows” utilis´ e lors de la comp´ etition BOWS-2 (Break Our Watermarking System - 2)

”Broken Arrows”, Teddy Furon and Patrick Bas, EURASIP Journal

on Information Security, 2008.

(13)

(14)

Boken Arrows : illustration de la robustesse

(15)

Boken Arrows : marque pr´ esente (1)

(16)

Boken Arrows : marque pr´ esente (2)

(17)

Boken Arrows : marque pr´ esente (3)

(18)

Boken Arrows : marque pr´ esente (4)

(19)

Boken Arrows : marque pr´ esente (5)

(20)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

(21)

Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

Des porteuses u _i ∈ R ^N , avec i ∈ [1, N _sec ] ; Un message m compos´ e de N _sec bits,

Une fonction de modulation s : {0, 1} → R ; On peut prendre par exemple s (b) = (−1) ^b .

Le signal de tatouage est :

w =

N

sec

X

i=1

u _i .s (m[i])

Le signal original est not´ e x et le signal tatou´ e y est tel que :

(22)

Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

Des porteuses u _i ∈ R ^N , avec i ∈ [1, N sec ] ; Un message m compos´ e de N sec bits,

Une fonction de modulation s : {0, 1} → R ; On peut prendre par exemple s (b) = (−1) ^b .

A la d´ ` etection on recoit un signal z ayant possiblement subi des d´ e- gradations (attaques) et on calcule la corr´ elation avec chaque por- teuse pour retrouver les bits du message m :

m[i] =

( 0 si (< z|u _i >= P N

j=1 z [j ].u _i [j ]) > 0, 1 si (< z|u _i >= P N

j=1 z [j ].u _i [j ]) < 0.

(23)

Exemple de tatouage par ´ etalement de spectre : Cox et al.

97

+ =

I. J. Cox, J. Kilian, T. Leighton, et T. G. Shamoon. ”Secure spread

(24)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

(25)

Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

Illustration avec l’algorithme QIM de B. Chen and G. Wornell, ”Quan-

tization index modulation : A class of provably good methods for

digital watermarking and infromation embedding”, 2001.

(26)

Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

Illustration avec l’algorithme QIM de B. Chen and G. Wornell, ”Quan-

tization index modulation : A class of provably good methods for

digital watermarking and infromation embedding”, 2001.

(27)

Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

Illustration avec l’algorithme QIM de B. Chen and G. Wornell, ”Quan-

tization index modulation : A class of provably good methods for

digital watermarking and infromation embedding”, 2001.

(28)

Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

Illustration avec l’algorithme QIM de B. Chen and G. Wornell, ”Quan-

tization index modulation : A class of provably good methods for

digital watermarking and infromation embedding”, 2001.

(29)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

(30)

Le tatouage de documents num´ eriques

Le tatouage de documents num´ eriques

Marc Chaumont

6 mars 2009

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

Tatouage visible et tatouage invisible pour une image

Fig.: Le tatouage visible et invisible sur une image

Exemple de syst` eme de tatouage : Cox et al. 97

+ =

I. J. Cox, J. Kilian, T. Leighton, et T. G. Shamoon. ”Secure spread

spectrum watermarking for multimedia”. ICIP ’97.

D´ efinition du tatouage (watermarking)

Le tatouage - Insertion de donn´ ees cach´ ees

Le tatouage est l’art d’alt´ erer un m´ edia (une image, un son, une vid´ eo ...) de sorte qu’il contienne un message le plus souvent en rapport avec le m´ edia, le plus souvent de mani` ere imperceptible et le plus souvent de mani` ere robuste et sˆ ure.

La st´ eganographie

La st´ eganographie est l’art de dissimuler au sein d’un support anodin une information qui bien souvent est sans rapport avec le support. Cette dis- simulation se fait de sorte qu’il soit difficile pour un observateur ext´ erieur de se rendre compte qu’il y a eu dissimulation.

La cryptographie

Le tatouage, une science jeune

F. A. P. Petitcolas, R. J. Anderson and M. G. Kuhn. ”Information

Hiding - A Survey”. 1999.

Tatouage : La motivation premi` ere

facilit´ e de stockage, de copie et de redistribution (disque dur, CD)

1993 : Navigateur Web Mosaic et d´ ebut de l’` ere Internet, R´ eticence des grands et petits possesseurs et diffuseurs de donn´ ees num´ eriques envers internet, le DVD , ...

Il faut des solutions pour prot´ eger les ayant droits de ces documents.

Remarque : le cryptage prot` ege tant que le support est crypt´ e mais

plus une fois qu’il est en clair.

Les propri´ et´ es qu’apporte le tatouage

Le tatouage est invisible ; l’esth´ etique est conserv´ ee,

Le tatouage est ins´ eparable de son support quand le tatouage est robuste ; Un changement de format ne fait pas disparaˆıtre le message cach´ e ;

Le tatouage subit les mˆ emes transformations que le support.

Les m´ edias num´ eriques

texte,

programme,

image,

son,

vid´ eo,

mod` ele 3D,

...

Les applications possibles

contrˆ ole de diffusion - ”broadcast monitoring”,

identification du propi´ etaire - ”copyright identification”, preuve de propi´ et´ e - ”copyright proof”,

suivi de transaction - ”fingerprinting”,

authentification du support - ”authentication”, contrˆ ole de copie - ”copy control”,

contrˆ ole de p´ eriph´ erique - ”device control”,

enrichissement - ”enhancement”

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

Le tatouage 0-bit

Illustration avec l’algorithme de ”Broken Arrows” utilis´ e lors de la comp´ etition BOWS-2 (Break Our Watermarking System - 2)

”Broken Arrows”, Teddy Furon and Patrick Bas, EURASIP Journal

on Information Security, 2008.

Boken Arrows : illustration de la robustesse

Boken Arrows : marque pr´ esente (1)

Boken Arrows : marque pr´ esente (2)

Boken Arrows : marque pr´ esente (3)

Boken Arrows : marque pr´ esente (4)

Boken Arrows : marque pr´ esente (5)

Plan

1 Pr´ eambule

2 Le tatouage 0-bit

3 Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

4 Le tatouage inform´ e bas´ e quantification

5 Le tatouage inform´ e bas´ e treillis

Le tatouage non inform´ e par ´ etalement de spectre

Des porteuses u i ∈ R N , avec i ∈ [1, N sec ] ; Un message m compos´ e de N sec bits,

Une fonction de modulation s : {0, 1} → R ; On peut prendre par exemple s (b) = (−1) b .

Le signal de tatouage est :

w =

N

X

i=1

Des porteuses u _i ∈ R ^N , avec i ∈ [1, N _sec ] ; Un message m compos´ e de N _sec bits,

Une fonction de modulation s : {0, 1} → R ; On peut prendre par exemple s (b) = (−1) ^b .

u _i .s (m[i])

Des porteuses u _i ∈ R ^N , avec i ∈ [1, N sec ] ; Un message m compos´ e de N sec bits,

Une fonction de modulation s : {0, 1} → R ; On peut prendre par exemple s (b) = (−1) ^b .

( 0 si (< z|u _i >= P N

j=1 z [j ].u _i [j ]) > 0, 1 si (< z|u _i >= P N

j=1 z [j ].u _i [j ]) < 0.