〔摘 要〕本文著重論述數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、多媒體信息組織與檢索、用戶管理與服務(wù)等方面的擴(kuò)展應(yīng)用，并對(duì)數(shù)字水印技術(shù)的推廣與普及問(wèn)題提出了幾點(diǎn)建議。

〔關(guān)鍵詞〕數(shù)字水印;數(shù)字圖書(shū)館;知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù);信息組織;用戶管理

DOI:10.3969/j.issn.1008-0821.2010.09.019

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕G250.76 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕1008-0821(2010)09-0075-03

Extended Applications of the Digital Watermarking in the Digital LibraryXie RuiXia

(Library，Linyi Normal University，Linyi 276005，China)

〔Abstract〕The extended applications of digital watermarking in the digital library were discussed in this paper，which apply the digital watermarking into many fields such as intellectual copyright protection，information organization and retrieval，user management and service.Also，some suggestions were provided on the distribution and popularization of these extended applications.

〔Keywords〕digital watermarking;digital library;intellectual copyright property;information organization;user management

計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高新科技的突飛猛進(jìn)，有力地促進(jìn)了數(shù)字圖書(shū)館的發(fā)展。然而，在數(shù)字圖書(shū)館的信息資源數(shù)字化建設(shè)過(guò)程中，不可避免地遇到了一些問(wèn)題和困難，如版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容認(rèn)證、用戶管理、信息組織等。這些問(wèn)題引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。近十年來(lái)興起的數(shù)字水印技術(shù)在解決上述問(wèn)題方面有著傳統(tǒng)加密技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)，因此成為近年來(lái)人們研究的熱點(diǎn)之一。

關(guān)于數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館中的應(yīng)用，許多文獻(xiàn)已涉及到一些內(nèi)容，但不是很系統(tǒng)，多數(shù)文獻(xiàn)集中探討水印技術(shù)在版權(quán)保護(hù)中的應(yīng)用，其它應(yīng)用涉及得較少。本文在前人論述的基礎(chǔ)上，在技術(shù)層面上詳細(xì)闡述在數(shù)字圖書(shū)館建設(shè)中，如何將數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用到多媒體信息內(nèi)容認(rèn)證、傳播跟蹤、安全傳輸、信息組織與檢索、用戶管理與服務(wù)及數(shù)字圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)保護(hù)等方面中去，并對(duì)該技術(shù)的推廣應(yīng)用提出了自己的見(jiàn)解。

1 數(shù)字水印技術(shù)在知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中的應(yīng)用擴(kuò)展

國(guó)際圖書(shū)館界、法學(xué)界對(duì)圖書(shū)館的現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化進(jìn)程引發(fā)的版權(quán)利益沖突的關(guān)注已經(jīng)有了10多年的時(shí)間，這不僅成為21世紀(jì)初國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館理論與實(shí)踐的前沿課題之一，而且成為網(wǎng)絡(luò)這一新興的社會(huì)空間的重要法律問(wèn)題和重要的社會(huì)問(wèn)題。

數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字圖書(shū)館主要用于數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)證明，進(jìn)行打擊盜版，解決版權(quán)糾紛?；跀?shù)字水印的驗(yàn)證特性，結(jié)合數(shù)字圖書(shū)館的綜合業(yè)務(wù)，可將水印拓展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

1.1 數(shù)字產(chǎn)品的傳播跟蹤

傳播跟蹤主要用于追究非法傳播者，是實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的一條有效對(duì)策。數(shù)字產(chǎn)品的所有者在賣(mài)出的每個(gè)產(chǎn)品拷貝中針對(duì)不同買(mǎi)主信息嵌入不同的水印信息，這個(gè)信息可以是和用戶身份相關(guān)的一個(gè)序列號(hào)或者用戶的圖像標(biāo)志等，該水印信息惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)買(mǎi)主，這種水印信息通常稱為數(shù)字指紋，所以這種應(yīng)用又稱為指紋應(yīng)用。當(dāng)產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)非法傳播或盜用時(shí)，數(shù)字產(chǎn)品的所有者可以從中提取出指紋，通過(guò)指紋找到給第三方提供作品的客戶，從而來(lái)追蹤是誰(shuí)違反協(xié)議的，以便打擊數(shù)字產(chǎn)品的非法傳播行為。同時(shí)，可以用來(lái)了解數(shù)字媒體的傳播范圍或普及程度或速度，在信息傳播控制方面將起到?jīng)Q策支持的作用。

1.2 內(nèi)容認(rèn)證水印

基本的版權(quán)認(rèn)證水印注重于如何保持水印的自身完整性和持久性問(wèn)題，而內(nèi)容認(rèn)證水印的重點(diǎn)則是如何用水印來(lái)保護(hù)和驗(yàn)證數(shù)字作品的完整性和真實(shí)性，即保證作品內(nèi)容不被改變，或內(nèi)容被修改后能被發(fā)覺(jué)。用水印進(jìn)行內(nèi)容認(rèn)證有兩個(gè)潛在的好處。首先，相關(guān)的元數(shù)據(jù)不需要和存儲(chǔ)介質(zhì)分開(kāi)，它直接和數(shù)字作品內(nèi)容融合在一起，不需要額外的存儲(chǔ)空間，這對(duì)處理整個(gè)水印系統(tǒng)是非常重要的。第二個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)是:作品被改變時(shí)，水印和其嵌入的作品一樣被改變，所以當(dāng)作品被破壞時(shí)，水印也改變了，這時(shí)與已知的水印樣本進(jìn)行比較，不僅知道作品被改變了，而且還可以知道在什么時(shí)候什么地方進(jìn)行了什么樣的改變。

1.3 數(shù)字產(chǎn)品的安全傳輸

水印從本質(zhì)上說(shuō)是一種通信方式，從水印嵌入器到水印檢測(cè)器的通信。作品數(shù)據(jù)發(fā)送方將含水印信息的作品數(shù)據(jù)發(fā)送給接收方，接收方獲得作品數(shù)據(jù)后，按照雙方約定的算法檢測(cè)水印，如果能正常檢測(cè)出水印信息，則確認(rèn)數(shù)據(jù)正常傳輸，否則傳輸異常。傳統(tǒng)的安全傳輸技術(shù)主要有密碼技術(shù)和數(shù)字簽名技術(shù)，主要解決的是數(shù)字產(chǎn)品傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)加密保護(hù)問(wèn)題。密碼技術(shù)是信息安全技術(shù)領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)之一，但這并不能完全解決問(wèn)題。一方面加密后的文件因其不可理解性妨礙多媒體信息的傳播;另一方面多媒體信息經(jīng)過(guò)加密后容易引起攻擊者的好奇和注意，激發(fā)他們積極破譯的熱情，而且一旦加密文件被破解后，其內(nèi)容就完全透明了。而數(shù)字水印技術(shù)則通過(guò)使嵌入在原始媒體數(shù)據(jù)的水印信息始終與原始媒體數(shù)據(jù)共存，從而在傳輸過(guò)程和其它過(guò)程中保護(hù)原始媒體數(shù)據(jù)。

期數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館中的應(yīng)用擴(kuò)展1.4 數(shù)字產(chǎn)品的使用控制

數(shù)字作品的使用控制主要包括廣播監(jiān)聽(tīng)和拷貝控制。設(shè)備的制造者將一個(gè)數(shù)字水印檢測(cè)器嵌入在他們的設(shè)備中，通過(guò)水印檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)數(shù)字產(chǎn)品中所含的水印以決定使用者是否具有對(duì)廣播、電視、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聽(tīng)、看、訪問(wèn)的權(quán)限，來(lái)檢查是否有侵權(quán)行為。通過(guò)在商業(yè)廣告中嵌入水印信息，一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以檢查廣告是否已按合約播出。通過(guò)在電視作品中嵌入水印信息，可以用于保護(hù)有價(jià)值的作品，一個(gè)電視廣播監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)可以檢查所有的廣播通道，一旦發(fā)現(xiàn)新聞節(jié)目的非法使用，就可以控告該電視臺(tái)。

1.5 數(shù)字圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)保護(hù)

對(duì)于數(shù)字圖書(shū)館來(lái)說(shuō)，網(wǎng)站是其門(mén)戶，在制作網(wǎng)站時(shí)，人們大都花費(fèi)了很大的心血、智慧和金錢(qián)去設(shè)計(jì)制作各類(lèi)網(wǎng)頁(yè)。網(wǎng)頁(yè)作為多形態(tài)、多媒體網(wǎng)絡(luò)信息傳播媒介，實(shí)際上是一種多媒體電子出版物，目前國(guó)際上對(duì)網(wǎng)頁(yè)的版權(quán)問(wèn)題基本取得共識(shí)，利用現(xiàn)有著作權(quán)法來(lái)保護(hù)網(wǎng)頁(yè)這一類(lèi)多媒體作品有一定的局限性，因此，著作權(quán)法要不斷修訂和完善，同時(shí)還要從技術(shù)方面來(lái)加強(qiáng)網(wǎng)頁(yè)的保護(hù)。

網(wǎng)頁(yè)的保護(hù)既是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)又是商業(yè)利潤(rùn)保護(hù)，它必然包含兩方面的內(nèi)容:一是防篡改，二是防盜用。數(shù)字水印技術(shù)在網(wǎng)頁(yè)保護(hù)方面具有高度的敏感性，可以用于實(shí)時(shí)網(wǎng)頁(yè)監(jiān)測(cè)與內(nèi)容恢復(fù)，防止惡意篡改，有很強(qiáng)的實(shí)用性。在網(wǎng)頁(yè)中加入水印技術(shù)，可以抵擋部分攻擊。水印技術(shù)的抗攻擊性使得水印在承受合法的信號(hào)失真的同時(shí)，還能抗擊試圖去除所含水印的破壞處理過(guò)程。網(wǎng)頁(yè)管理者可以通過(guò)定時(shí)檢測(cè)隱藏在網(wǎng)頁(yè)中的水印來(lái)判定網(wǎng)頁(yè)是否被攻擊和破壞，這可以由脆弱性水印技術(shù)來(lái)完成。因?yàn)榇嗳跣运?duì)信號(hào)的改動(dòng)很敏感，如果該網(wǎng)頁(yè)被攻擊、更改，其中的水印技術(shù)一定會(huì)被破壞，當(dāng)使用專用的檢測(cè)器或閱讀器來(lái)提取時(shí)就會(huì)報(bào)警，提醒修復(fù)網(wǎng)頁(yè)。具有魯棒性的水印和其他技術(shù)結(jié)合，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)。將水印技術(shù)和密碼簽名技術(shù)相結(jié)合，還可以提供服務(wù)器的完整性保護(hù)和客戶端的數(shù)據(jù)認(rèn)證，構(gòu)造綜合的數(shù)據(jù)安全技術(shù)。

嵌入水印的網(wǎng)頁(yè)被盜用后，可用“網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)”等軟件進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)搜索，發(fā)現(xiàn)盜用的嚴(yán)重程度，可以依據(jù)嵌入的水印進(jìn)行打擊盜版，保護(hù)網(wǎng)頁(yè)版權(quán)。

2 數(shù)字水印技術(shù)在多媒體信息組織與檢索中的應(yīng)用擴(kuò)展在數(shù)字圖書(shū)館中數(shù)字信息的儲(chǔ)存、傳輸?shù)姆绞筋?lèi)似于傳統(tǒng)的圖書(shū)館。目前，我們所面臨的數(shù)據(jù)類(lèi)型有許多種，如文本信息、地圖信息、圖像信息及視頻、音頻、音樂(lè)等信息，對(duì)于不同的內(nèi)容，需要不同的分類(lèi)體系和索引機(jī)制。而制定一個(gè)比較好的分類(lèi)方法、建立一個(gè)比較好的索引機(jī)制，對(duì)于開(kāi)發(fā)出一個(gè)比較好的檢索工具有重要的作用。

利用數(shù)字水印技術(shù)的信息攜帶功能將多媒體信息的特征或索引信息嵌入到多媒體信息中去，通過(guò)水印信息的提取操作來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體信息的組織或檢索功能。在實(shí)際應(yīng)用中將嵌入的相關(guān)信息按照一定的規(guī)則加以規(guī)范，使之作為多媒體信息的標(biāo)引，永久的融合在源多媒體中，并且可通過(guò)相應(yīng)的提取算法進(jìn)行提取。這些標(biāo)引信息可通過(guò)檢索系統(tǒng)中包含的水印提取功能進(jìn)行讀取，與用戶的提問(wèn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行匹配，從而獲取相關(guān)的信息資源。因此也就為數(shù)字圖書(shū)館多媒體數(shù)據(jù)組織與檢索提供了一種輔助措施。

基于數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行的多媒體信息標(biāo)引為基于內(nèi)容的多媒體信息檢索打下了基礎(chǔ)。數(shù)字水印的注釋與其他形式的注釋相比有其優(yōu)越性。由于這些標(biāo)識(shí)嵌入到相關(guān)的媒體中，不需要額外的存儲(chǔ)空間，不占信道容量和帶寬，大部分的注釋信息是運(yùn)用魯棒水印嵌入到資源中的，并且是隱蔽性的，在原始文件上是不可見(jiàn)的，所以嵌入的水印也不會(huì)影響原始數(shù)據(jù)的效果，用戶在需要使用這些信息時(shí)，直接從水印中提取出來(lái)即可。

利用數(shù)字水印技術(shù)在多媒體內(nèi)容中有目的的嵌入搜索的標(biāo)記或媒體數(shù)據(jù)內(nèi)容的概念描述，用于支持基于內(nèi)容的多媒體信息檢索，是數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)應(yīng)用分支。目前，基于內(nèi)容的多媒體信息檢索系統(tǒng)都是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容特征，如:統(tǒng)計(jì)特征、文本特征、視覺(jué)特征等，但是計(jì)算機(jī)對(duì)多媒體信息的理解與人的理解存在較大的差距，導(dǎo)致檢索的效果不是很理想。因此，人為的利用數(shù)字水印技術(shù)有意識(shí)的在多媒體數(shù)據(jù)中嵌入一些標(biāo)記或有關(guān)信息恰好能在一定程度上改善多媒體信息檢索的效果，在信息量不很大的應(yīng)用領(lǐng)域，這種方法能起到較好的作用。

3 數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館用戶管理與服務(wù)中的應(yīng)用擴(kuò)展身份認(rèn)證是數(shù)字圖書(shū)館的第一道安全關(guān)卡。訪問(wèn)控制和審計(jì)系統(tǒng)都要依賴于身份認(rèn)證系統(tǒng)提供的“信息”——用戶的身份是否合法。加強(qiáng)身份認(rèn)證理論及其應(yīng)用的研究是保證數(shù)字圖書(shū)館安全運(yùn)作的一個(gè)非常重要課題。

在數(shù)字圖書(shū)館的用戶管理與服務(wù)中，基于知識(shí)的身份認(rèn)證是最具有發(fā)展?jié)摿Φ恼J(rèn)證技術(shù)，這種認(rèn)證技術(shù)通過(guò)一種具有惟一性和權(quán)威性的電子信息作為身份證明，它可以是一段文字、一幅圖片、或是一段影像、音頻，這種身份證明常常稱為數(shù)字證書(shū)，它是各實(shí)體(用戶、數(shù)字圖書(shū)館、信息提供者等)在網(wǎng)上信息交流及交易活動(dòng)中的證件。這種證件在使用中，會(huì)受到不同程度的破壞或惡意篡改，因此，系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)證書(shū)的變化做出相應(yīng)反應(yīng)，并能通過(guò)快速的檢測(cè)算法對(duì)其真?zhèn)巫龀雠袛唷?/p>

脆弱型或半脆弱型數(shù)字水印認(rèn)證系統(tǒng)，將水印信息內(nèi)嵌在數(shù)字證書(shū)中，與數(shù)字證書(shū)內(nèi)容數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，水印的改變預(yù)示著數(shù)字證書(shū)的改變和證書(shū)內(nèi)容的改變，因此也就保證了證書(shū)的惟一性和不變性。作為識(shí)別標(biāo)志的水印以視覺(jué)不可見(jiàn)的形式隱藏在證件(印刷品)中，只有通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件或特定的檢測(cè)設(shè)備才可識(shí)別。隱藏的水印標(biāo)志可以是有意義的數(shù)字和隨機(jī)的數(shù)碼、文本信息、圖像甚至聲音。數(shù)字水印內(nèi)容具有隨機(jī)性，每一個(gè)數(shù)字證書(shū)所隱藏的數(shù)字水印可以不同，加入水印的位置也是隨機(jī)的，技術(shù)掌握人本身也不一定知曉水印的隱藏位置，這樣的隨機(jī)性和變化特征使偽造者難以仿冒偽造。

同時(shí)，在數(shù)字圖書(shū)館的有償業(yè)務(wù)中，脆弱型或半脆弱型數(shù)字水印技術(shù)在電子票據(jù)防偽等方面的應(yīng)用亦有其獨(dú)到之處。

4 關(guān)于數(shù)字水印技術(shù)的推廣與普及

數(shù)字水印技術(shù)是近十年來(lái)橫跨信號(hào)處理、數(shù)字通信、密碼學(xué)、多媒體技術(shù)等多學(xué)科的新興技術(shù)，具有潛在的應(yīng)用市場(chǎng)和良好的應(yīng)用前景。與數(shù)字圖書(shū)館一樣，數(shù)字水印技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步，同樣存在著目前還沒(méi)有很好解決的問(wèn)題。然而，數(shù)字水印技術(shù)雖然起步不久，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，其應(yīng)用價(jià)值和所蘊(yùn)含的商機(jī)是顯而易見(jiàn)的。因此，我們要在實(shí)際應(yīng)用中去探討、推廣和普及它的應(yīng)用。

(1)數(shù)字水印技術(shù)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)在數(shù)字圖書(shū)館中的應(yīng)用。目前數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館的應(yīng)用還只局限于某些點(diǎn)上，或者說(shuō)局限在理論上的研究，還需要理論與實(shí)際相結(jié)合，加強(qiáng)數(shù)字水印技術(shù)在數(shù)字圖書(shū)館中的實(shí)際應(yīng)用，并且還應(yīng)該在更廣泛的范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)出更多的用途。

(2)數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境需要進(jìn)一步去創(chuàng)造，需要建立權(quán)威的水印管理機(jī)構(gòu)和仲裁機(jī)構(gòu)去保證水印系統(tǒng)的實(shí)施。同時(shí)，不僅需要技術(shù)上的支撐，還需要法律上的承認(rèn)與認(rèn)可。數(shù)字水印技術(shù)要成為版權(quán)保護(hù)的有力工具，沒(méi)有法律上的支持是不能達(dá)到真正意義上的應(yīng)用的。

(3)數(shù)字圖書(shū)館是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，安全性問(wèn)題值得我們高度的關(guān)注，數(shù)字水印技術(shù)的引入同樣也有安全性的問(wèn)題，與數(shù)字水印技術(shù)相對(duì)的就是水印攻擊技術(shù)。要防止水印攻擊，提高水印系統(tǒng)安全性，也需要繼續(xù)研究防范攻擊的相關(guān)技術(shù)。

(4)數(shù)字水印在數(shù)字圖書(shū)館中有多方面的應(yīng)用，其根本一點(diǎn)就是信息的嵌入。不同的水印用于不同的目的，有可能存在水印相互影響的問(wèn)題，水印的不確定性(水印死鎖)、二義性還需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

(5)解決數(shù)字圖書(shū)館中的認(rèn)證問(wèn)題，光靠數(shù)字水印技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，尤其是目前數(shù)字水印技術(shù)還有一些難題沒(méi)有解決。數(shù)字水印技術(shù)與傳統(tǒng)的加密技術(shù)相結(jié)合，在目前看來(lái)更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

(6)數(shù)字圖書(shū)館引入數(shù)字水印技術(shù)之后，會(huì)對(duì)數(shù)字圖書(shū)館的信息組織和信息檢索產(chǎn)生很大的影響，這些影響也需要進(jìn)行深入的研究。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文較全面、系統(tǒng)地將數(shù)字水印技術(shù)與數(shù)字圖書(shū)館中一些問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，分析探討一些新的解決方法或手段。針對(duì)數(shù)字圖書(shū)館中知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，著重探討了數(shù)字水印技術(shù)在多媒體版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容認(rèn)證、傳播跟蹤、安全傳輸和設(shè)備使用控制、網(wǎng)頁(yè)保護(hù)、信息組織與檢索、用戶管理與服務(wù)等方面的擴(kuò)展應(yīng)用。相信不久的將來(lái)，數(shù)字水印技術(shù)將會(huì)滲入到數(shù)字圖書(shū)館業(yè)務(wù)的各個(gè)領(lǐng)域。

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