一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)中矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與密碼學(xué)類(lèi)似，數(shù)字水印也是一個(gè)對(duì)抗性的研宄領(lǐng)域。正是因?yàn)橛兴」舻拇嬖?，才有水印研宄的不斷深入。另外，為了?shí)現(xiàn)數(shù)字水印的標(biāo)準(zhǔn)化，必須對(duì)各種數(shù)字水印算法進(jìn)行安全性測(cè)試。水印測(cè)試者既需要熟悉水印算法又要熟悉水印攻擊算法，而且還要從水印算法的理論入手進(jìn)行水印信息量和魯棒性的定量分析。
[0003]矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法不同于傳統(tǒng)的基于圖像水印算法，這主要是由于地圖數(shù)據(jù)不具有圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用的普遍性等原因，同時(shí)還在于矢量地圖數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)形式、表現(xiàn)方式、應(yīng)用環(huán)境、使用要求以及可能的攻擊行為等方面與圖像等多媒體數(shù)據(jù)都不一樣，一般的水印算法還很難直接應(yīng)用在矢量地圖數(shù)據(jù)上。
[0004]值得注意的是，主動(dòng)攻擊并不等于肆意破壞。以版權(quán)保護(hù)水印為例，如果將嵌入了水印的數(shù)字產(chǎn)品弄得面目全非，對(duì)攻擊者也沒(méi)有好處，因?yàn)樵馐芷茐牡臄?shù)字產(chǎn)品是無(wú)法銷(xiāo)售的。真正的主動(dòng)水印攻擊應(yīng)該是在不過(guò)多影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，除去數(shù)字水印。
[0005]為了最終確定水印的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，信息安全測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)必須對(duì)大量公開(kāi)的水印算法進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試不僅要通過(guò)實(shí)驗(yàn)，而且還要進(jìn)行理論分析，以免由于樣本選擇錯(cuò)誤造成以偏概全。
[0006]面對(duì)大量而且煩瑣的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，數(shù)字水印自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研宄顯得十分必要。劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)的Stir Mark軟件就是一個(gè)典型的數(shù)字水印測(cè)試系統(tǒng)，它集成了幾十種水印攻擊算法，可以比較全面地測(cè)試水印算法的魯棒性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要克服現(xiàn)有水印攻擊方法大量而且煩瑣的測(cè)試實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，提供一種在不改變地圖精度和顯示效果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分割與反轉(zhuǎn)操作，達(dá)到攻擊現(xiàn)有的空域與頻域水印的檢測(cè)定位能力，使得水印檢測(cè)算法無(wú)法有效地檢測(cè)水印的存在，從而達(dá)到去除水印的目的；同時(shí)也是矢量地圖水印算法魯棒性檢驗(yàn)的有效手段評(píng)價(jià)的重要工具。更是矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法研宄不可或缺的測(cè)試技術(shù)之一。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，包括以下步驟:
[0010](I)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊
[0011]對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用分割的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下:
[0012](1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。
[0013](1.2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。
[0014](1.3)、獲取線串、線環(huán)和多邊形的坐標(biāo)序列長(zhǎng)度。然后根據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，生成一個(gè)大于N，且小于M的隨機(jī)數(shù)K ;其中N、M為用戶設(shè)定的一個(gè)閥值。
[0015](1.4)、隨機(jī)數(shù)K的處理目的，為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。
[0016](1.5)、一組具有η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列，即HX1, Y1I，{X2, Y2I，……{Xn，YJ，對(duì)η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列根據(jù)隨機(jī)數(shù)K進(jìn)行分割，每次取坐標(biāo)序列的前K個(gè)數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組新的具有K個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)序列{(X1, Y1I，{X2, Y2I,……{Χκ, Υκ}。
[0017](2)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊
[0018]對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用倒置的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下:
[0019](2.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。
[0020](2.2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。
[0021](2.3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時(shí)，則對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時(shí)，則不對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理。
[0022](2.4)、隨機(jī)倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。
[0023](2.5)、倒置處理的方法是:對(duì)分割后的坐標(biāo)序列{(X1, Y1I，{X2, Y2I，……{Xn, YnI}進(jìn)行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進(jìn)行轉(zhuǎn)置成{{xn, YJ，(Xn-!, Yn-J，……氏，Y1II。
[0024]本攻擊處理方法的特點(diǎn)與效果:
[0025]此方法只是改變了坐標(biāo)序列的組織順序，打亂了現(xiàn)有的矢量水印算法的水印信息起始位置定位，從而使水印檢測(cè)算法無(wú)法檢測(cè)到水印的存在，實(shí)現(xiàn)去除矢量水印的目的；
[0026]在矢量地圖的表示與使用上是等價(jià)的，且可以對(duì)η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列進(jìn)行分割成m段具有IKpK2,......,Kj個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列；
[0027]由于在分割與倒置處理過(guò)程中，使用了隨機(jī)函數(shù)，即使在原始數(shù)據(jù)參與的情況下，也難以對(duì)新的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)重組，是當(dāng)前矢量地圖水印算法無(wú)法解決的攻擊；
[0028]本攻擊算法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，處理速度快，是目前行之有效的矢量地圖數(shù)據(jù)水印去除手段；也是檢驗(yàn)矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法魯棒性的重要工具之一。
[0029]本發(fā)明技術(shù)核心思想是根據(jù)地理信息矢量數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出了一種矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。提出了一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。目前矢量地圖水印算法依賴坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列組織形式來(lái)實(shí)現(xiàn)水印檢測(cè)定位的特性，本方法在不改變地圖精度和顯示效果的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分割與反轉(zhuǎn)操作，達(dá)到攻擊現(xiàn)有的空域與頻域水印的檢測(cè)定位能力，使得水印檢測(cè)算法無(wú)法有效地檢測(cè)水印的存在，從而達(dá)到去除水印的目的；同時(shí)也是矢量地圖水印算法魯棒性檢驗(yàn)的有效手段評(píng)價(jià)的重要工具。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:所采用的方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效，能夠?yàn)檫M(jìn)一步研宄與開(kāi)發(fā)更有效的矢量地圖水印算法提供基礎(chǔ)理論與手段。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為分割攻擊流程圖。
[0032]圖2為倒置攻擊流程圖。
[0033]圖3為原始矢量地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列示意圖。
[0034]圖4為進(jìn)行分割攻擊與倒置攻擊后的矢量地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0036](1)、圖1是基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊的流程圖，其具體實(shí)現(xiàn)描述步驟如下:
[0037]對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用分割的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下:
[0038](1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。
[0039](1.2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。
[0040](1.3)、獲取線串、線環(huán)和多邊形的坐標(biāo)序列長(zhǎng)度。然后根據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，生成一個(gè)大于N，且小于M的隨機(jī)數(shù)K ;其中N、M為用戶設(shè)定的一個(gè)閥值。
[0041](1.4)、隨機(jī)數(shù)K的處理目的，為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。
[0042](1.5)、圖3描述了一組具有η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列，即((X11Y1I, {X2, Y2I,……{xn, YnI，對(duì)η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列根據(jù)隨機(jī)數(shù)K進(jìn)行分割，每次取坐標(biāo)序列的前K個(gè)數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組新的具有K個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)序列{{UJ，{X2，Y2}，……{ΧΚ，ΥΚ}的過(guò)程。
[0043](2)、圖2是基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊的流程圖，其具體實(shí)現(xiàn)描述步驟如下:
[0044]對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用倒置的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下:
[0045](2.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。
[0046](2.2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。
[0047](2.3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時(shí)，則對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時(shí)，則不對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理。
[0048](2.4)、隨機(jī)倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。
[0049](2.5)、圖4描述了倒置處理的方法:對(duì)分割后的坐標(biāo)序列{(X1, Y1I，{X2, Y2I，......{χη，γη}}進(jìn)行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進(jìn)行轉(zhuǎn)置成{{Χη，γη}，(Xn-!,Yn-J,……(X11Y1II,
[0050]本發(fā)明的攻擊處理方法的特點(diǎn)與效果
[0051]此方法只是改變了坐標(biāo)序列的組織順序，打亂了現(xiàn)有的矢量水印算法的水印信息起始位置定位，從而使水印檢測(cè)算法無(wú)法檢測(cè)到水印的存在，實(shí)現(xiàn)去除矢量水印的目的。
[0052]在矢量地圖的表示與使用上是等價(jià)的，且可以對(duì)η個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列進(jìn)行分割成m段具有IK1, K2,......，Kj個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)序列。
[0053]由于在分割與倒置處理過(guò)程中，使用了隨機(jī)函數(shù)，即使在原始數(shù)據(jù)參與的情況下，也難以對(duì)新的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)重組，是當(dāng)前矢量地圖水印算法無(wú)法解決的攻擊。。
[0054]本攻擊算法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，處理速度快，是目前行之有效的矢量地圖數(shù)據(jù)水印去除手段；也是檢驗(yàn)矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法魯棒性的重要工具之一。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，包括以下步驟: (I)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊 對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用倒置的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下: (1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。 (1.2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。 (1.3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時(shí)，則對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時(shí)，則不對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行倒置處理。 (1.4)、隨機(jī)倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測(cè)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。 (1.5)、倒置處理的方法是:對(duì)分割后的坐標(biāo)序列{(X1, YJ，{X2, Y2I，……{Xn, YJ }進(jìn)行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進(jìn)行轉(zhuǎn)置成{{xn, YJ，(Xn-!, Yn-J，……{Xi，Y1I}。
【專(zhuān)利摘要】一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊，對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對(duì)坐標(biāo)序列采用倒置的手段進(jìn)行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測(cè)定位的特性，從而實(shí)現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。
【IPC分類(lèi)】G06T1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104952028
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193640
【發(fā)明人】朱文忠, 楊曦, 葉陽(yáng), 張旭東, 葉露涵, 朱龍澤, 任易, 李巖
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2012年12月22日
【公告號(hào)】CN103049881A