高工论文发表基于互信息的高斯指纹方案.PDF

中国月期刊咨询网 高工论文发表基于互信息的高斯指纹方案 计算机专业高工论文发表 期刊推荐《计算机工程与应用》创刊于1964年，是由信息产业部北京计算技术研究所主办的、面向中高级计算机专业 工 作者 的学术刊 物，系中国计算机 学会会刊、中国电子学会一级会刊， 计算机工程与应用学会学报、计算机类中文核心期刊 。本刊为旬刊，国内统一刊号：CN11-2127/TP，国际刊号：ISSN1002-8331。 摘 要： 在高斯指纹系统中，指纹的嵌入与检测须服从均方失真限制，以获得较好的保真度。根据概率统计理论，分 析了基于阈值相关检测的传统指纹方案中指纹编码速率、均方失真限制以及共谋人数之间的关系，并指出阈值相关检 测方法的缺点，即当编码速率大于容量范围的某个值时检测器性能较差。为了解决容量限制的问题，提出一种在限定 均方误差的条件下取得数字指纹基本容量的高斯指纹方案。利用互信息游戏理论，提出最大惩罚高斯互信息的指纹检 测方法，有效地解决了传统指纹检测方法存在的问题。根据指纹容量的数学模型，推导出指纹容量的表达式。 关键词： 高工论文发表,高斯指纹,互信息理论,指纹检测,指纹容量 Gaussian fingerprinting scheme based on mutual information Cheng Geping 0 引言 数字指纹能够用于叛逆者追踪和版权保护。发行商将用户指纹嵌入在数字产品中，然后分发给每个授权用户，然而如 果其中一组用户联合起来进行共谋，通过处理他们的合法拷贝就可以生成一个包含共谋用户弱指纹信息的伪本[1]。 为了解决这个问题，COX[2]等首先提出使用随机选取且服从独立同分布的高斯指纹作为用户指纹，检测时使用不公 开的用户指纹码来追踪共谋者，达到抵抗共谋攻击的目的。 在共谋过程中，共谋者可能对他们的指纹拷贝采用线性攻击、高斯噪声和非线性攻击策略。因此，共谋者检测的基本 问题是如何优化指纹系统的检测性能。为了解决这个问题，本文假设指纹嵌入和共谋引起的失真在一定的限制范围， 有文献对基于有限字母表[3]和实数值[4]的指纹信号进行了分析，指出高斯指纹对这些攻击具有较好的抗共谋能力。 文献[5]利用互信息理论推导了指纹容量的上界，但没有具体指出如何在欧几里德集合中获取这种界限的编码方案。 基于互信息理论，本文针对高斯指纹模型提出一种指纹编码方案，对检测器性能进行优化，在可靠检测基础上得到指 纹编码速率的范围。 1 问题模型 假定检测器已知宿主信号内容和最大共谋人数Kmax，但不知道共谋者所采用的策略和共谋用户人数，检测器能够检 测出参与共谋的用户。指纹系统模型可以从以下几个方面进行描述。 中国月期刊咨询网 1.1 指纹生成和嵌入 假设宿主信号是实数空间上长度为N的一个序列，即，且宿主信号对于共谋者未知。M(M?Kmax)个长度为N的用户指 纹形成一个指纹码本C= {(U1，…，UM)，C∈N}，其中Ui=(u1，…，uN)是服从N(0，D1)的随机序列，指纹码的嵌 入率为。嵌入指纹后第m个用户的指纹拷贝可表示为： Xm=S+Um， m∈{1，…，M} ⑴ 码本C独立于宿主信号S。由此可得，即指纹信号的均方失真为D1。 1.2 攻击模型 假定K(K?M)个共谋者选择的无记忆性共谋通道为A(y|xk)，以加入均值为0方差为D2的加性高斯噪声的平均攻击为例 ，共谋者联合他们的拷贝经过攻击通道生成的共谋伪本Y可表示为： ⑵ 其中W～N(0，D2)。共谋通道A须满足式⑶两个限制条件，即 局部不变限制：A(y|xk)=A(y-s|(x-s)k) 均方失真限制： ⑶ 局部不变限制不需要考虑宿主信号S的统计模型，排除对宿主信号的过滤攻击，简化了数学推导过程。如果指纹嵌入 在分量近似独立且与嵌入失真相关的宿主信号变换域，则此限定条件更加宽泛。均方失真限制条件表明失真是度量指 纹信号质量的标准，用线性无偏估计量表示，其最大值为D2。另外，最优的共谋攻击须满足可行性和公平性，即A(y| xπk)=A(y|xk)，π为置换不变性因子，这说明共谋集合中所有成员必须承担同样的风险。 1.3 检测器模型 在指纹检测过程中，宿主信号对检测器是有效的。指纹检测器输出估计的共谋者集合，即： ⑷ 其中，gN为独立于S的检测函数。如果检测器输出的集合为空集，则表明没有发生共谋。现有文献的指纹检测器多数 采用阈值检测统计量进行检测，但这种检测器是次优的。 1.4 错误概率与容量 在共谋攻击通道，基于