基于數字水印技術的電子檔案安全維護與應用

摘 要：隨著數字技術的進一步擴展與深化，電子檔案數字信息在多種形式的使用中具有的開放性，給其保管帶來了諸多不安定因素。故此，電子檔案原始性、真實性和完整性的維護問題也就日益成為檔案學科領域研究的重要內容之一。數字水印技術是隨著數字信息交流的日益深化而產生的一種數字產品版權保護技術，其以獨特的技術性能，在電子檔案維護和應用上發揮著重要作用。

關鍵詞：數字水印技術；電子檔案；檔案保護

中圖分類號：G273 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）17-0243-02

電子檔案一般是指以文字、圖像、視頻等形式存在的具有保存價值的電子文件。電子檔案與紙質檔案和一般的電子文件相比較，其以磁盤、光盤等作為存儲介質，并通過數字網絡進行傳輸，這樣就容易被篡改、復制、偽造而不易發現，從而造成其原始性、真實性、完整性和保密性不同程度的破壞，為其信息根本性數據埋下安全隱患。這就要求在電子檔案的維護與應用方面必須采取相關安全技術。而數字水印是一種不同于密碼學的信息隱藏安全技術，主要應用于版權領域，起到和數字簽名相同的作用，即用于保護其內容的原始性、真實性和完整性。

一、電子檔案的弱點

電子檔案內容是以字節來表示和實現的，并通過比特形式產生和接收，其價值信息須借以數字讀取工具實現視覺和聽覺等感受，屬非實際的事物，這方面異于傳統的實體檔案。

相比于傳統類型的實體檔案而言，電子檔案有著自己的弱點：一是分離性。電子檔案的真實性表現為字節信息，而非其容易改變的格式或依附的媒體。在各種數字信息轉換中，電子檔案字節信息若未變化，其真實性表面看仍為真實的。如此看來，以傳統理念和方法來判斷電子檔案真實性就已經不相適應了。二是易復制性。被保護信息呈虛擬狀態的電子檔案，極易被修改、復制、粘貼和移動等，且一般不留任何痕跡，以致電子檔案原始性、真實性和完整性遭到破壞。三是流動性。電子檔案在數字平臺支持下，其保存和利用無局限性，可通過數字及信息技術在任意終端進行訪問、存取等，并為利用者提供有效服務。

二、數字水印技術及其分類

數字水印指采用信息處理的方法將隱蔽的數字信息嵌入在電子文件和電子檔案中的文字、圖像、符號、數字等標識性信息中，但隱蔽的數字信息一般是不可見的，只有借以專門的技術設備才能提取和檢測[1]。

數字水印技術在對電子檔案保護應用時，由于其本身的技術特點支持和處理，不會破壞電子檔案原始數據的實際使用價值。這種技術的類型從外在層面上可簡單地分為感知和不易感知兩種。感知型數字水印，是指可用肉眼看到水印，就像插入或覆蓋在圖像上的特殊標識，一般呈較淡或半透明狀，直觀性強，當所有權發生爭議時，可通過提取、檢測嵌入信息來證實法律權限歸屬[2]。不易感知型數字水印是指隱藏在數字產品數字信息中，就像加密技術，沒有特殊的密鑰就不能將其打開并讀取出有關水印信息，這種技術多用于音頻等電子檔案中[3]。

三、 數字水印技術實現電子檔案保護

（一）數字水印技術保護電子檔案原理

數字水印技術的原理是利用專門信息技術算法將一些標志性的信息數據嵌入到電子檔案關鍵位置中，其不會影響原電子檔案的真實內容及有效使用性，同時單從視覺效應上也不可覺察到嵌入數據信息的存在實際。需驗證時，可通過專業的讀取算法從電子檔案中提取嵌入的水印進行驗證。

（二）數字水印模型

數字水印的一般模型包括水印信息結構、水印加載和水印檢測三個部分。設A為需技術保護的原始電子檔案，W為數字水印信息，K為密鑰。處理后的水印記為W′，其可以通過函數F（·）實現：W′=F（A，W，K）。水印加載：設嵌入算法為E、原始電子檔案為A、水印為W′，那么加入了水印后的電子檔案AW可表示為：AW=E（A，W′）。水印提取（檢測）：設提取水印算法為D，那么輸出可以是0—1邏輯判斷，也可以是包含各種水印信息的水印數據流，如文本、圖像等。要驗證原始電子檔案A和有爭議的檔案圖像（通常加了水印）AW的一致性，只需計算：W″=D（AW，A，K），V（W，W″，K，ε）={1W 存在；0W不存在}。其中，W″為提取出的水印，K 為密鑰，函數V·為檢測算法，ε為判斷的閾值。

圖1 電子檔案中加載和檢測數字水印的過程

（三）數字水印技術對電子檔案保護實例分析

數字水印技術在電子檔案保護方面發揮著重要作用，扮演者重要角色。下面結合圖2以電子檔案重要內容之一電子印章為例分析。

圖2 數字水印技術在電子印章中的應用

從圖2中可看出，數字水印應用于電子印章的第三層中，通過編制好的代碼令水印嵌入電子印章中。通過檢測水印即可觀察到電子檔案的原始數據是否被篡改：數字水印被技術性嵌入后，會滲透至原始信息的不同空間中，任何變動即會破壞水印信息并能被發現，[4]從而體現數字防偽的有效性；通過水印完整性的提取也可驗證圖像數據是否完整：在圖像數據信息中嵌入完整的水印信息，檢測時提取該信息，而后與原始數據信息進行仔細對比，即可確定原始數據是否被修改過。

（四）數字水印處理后的電子檔案特點

通過對數字水印技術處理后的電子檔案的上述分析可以看出，它具有明顯的防篡改和防偽造功能、不可抵賴功能、身份認證功能等較多優勢。具體表現為以下特點。

1.安全性。通過技術性的專門算法嵌入在電子檔案信息數據中的數字水印數據由于其具有較強的隱蔽性能，一般情況下是難以被覺察的，更不易被擦除、篡改和偽造。同時，由于其具備較低的誤測率，數字水印會隨著原始數據信息的變化而改變，從而在一定技術手段支持下，我們就會很容易的檢測到原始數據變更與否。當然，數字水印同樣對重復添加有著一般技術所缺乏的較強的抵抗性能。

2.隱蔽性。數字水印信息被技術性嵌入到電子檔案中后是不可感知的，當然，被保護的電子檔案原始性數據信息也不會受到正常的有效使用和利用。雖然上文提到的易感知水印技術，如圖像水印等，在人的肉眼下是能被察覺和感知，但這種對水印信息的感知只是停留在對數據信息的表面而已，被嵌入的水印信息狀況如何，是否被篡改，肉眼仍是不可以確定的，換句話說，就是只有靠專業性的技術手段才可以把隱蔽的信息讀取出來。

3.魯棒性。作為電子檔案信息，不同于傳統的實體檔案，其利用的效率和方式顯而易見。這就要求電子檔案信息數據在傳輸、復制、粘貼、修改等多種形式的利用過程中，或者說不管經受任何形式的信號處理，電子檔案本身的原始信息數據也不會被破壞，仍保持其原始性、真實性、完整性等特性。而數字水印技術正是實現這一功能的關鍵性技術。

4.可證明性。數字水印數據信息被技術性嵌入到電子檔案當中，根據需要，可隨時提取和驗證，以判斷電子檔案有關存儲信息是否有效、真實和完整，甚至可以用特殊的技術手段來控制被保護電子檔案數據信息的傳播以及非法復制、粘貼、偽造等。

參考文獻：

[1] 徐剛毅，喻建平.密碼學與數字水印在電子印章中的應用[J].微機發展，2004，（11）：137.

[2] 朱學芳.數字檔案信息開發及應用管理中圖像水印保護技術[J].檔案學通訊，2010，（5）：72-74.

[責任編輯 王 莉]