Ψηφιακό υδατόσημο

Το ψηφιακό υδατόσημο (digital watermark) ή αλλιώς ψηφιακό υδατογράφημα είναι χαρακτηριστική πληροφορία αναγνώρισης ενός ηλεκτρονικού αρχείου/προγράμματος, που τοποθετείται εμβόλιμα στα κυρίως δεδομένα του για την πιστοποίηση της ιδιοκτησίας του. Αποτελεί μια μέθοδο προστασίας για το δημιουργό του αρχείου/προγράμματος. Χρησιμοποιείται από εταιρίες ανάπτυξης λογισμικού, αλλά και από δημιουργούς όπως σκηνοθέτες, συγγραφείς, επαγγελματίες φωτογράφους και μουσικοσυνθέτες.

Η ψηφιακή υδατογράφηση είναι η διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται το ψηφιακό υδατογράφημα, ή αλλιώς, υδατόσημο.Πρόκειται για ένα ψηφιακό σήμα που έχει ενσωματωθεί μέσα σε
ένα αρχείο ήχου, βίντεο ή εικόνας.Το σήμα είναι παρόν σε κάθε αναλλοίωτο
αντίγραφο του αρχικού αρχείου και έτσι μπορεί να διαδραματίσει το ρόλο της
ψηφιακής υπογραφής στο αρχείο.Το ψηφιακό υδατογράφημα είναι κοινό για όλα τα
αυθεντικά αντίγραφα του έργου έτσι ώστε να αναγνωρίζεται ο δημιουργός. Όπως και
οι παραδοσιακά υδατογραφήματα, τα ψηφιακά είναι αντιληπτά μόνο υπό ορισμένες
προϋποθέσεις, δηλαδή μετά τη χρήση κάποιου αλγορίθμου.Εάν ένα ψηφιακό υδατογράφημα
παραμορφώνει το σήμα του φορέα του, δηλαδή του αρχείου στο οποίο έχει εισαχθεί
,κατά τρόπο ώστε να καθίσταται αντιληπτό, δεν έχει καμία χρήση.Παραδοσιακά
υδατογραφήματα μπορούν να εφαρμοστούν σε μέσα ενημέρωσης όπως είναι οι εικόνες
ή βίντεο, ενώ στην ψηφιακή υδατογράφηση, το σήμα μπορεί να ενσωματωθεί σε  ήχο, εικόνα, βίντεο, κείμενο ή 3D μοντέλο.
Ένα αρχείο μπορεί να φέρει πολλά διαφορετικά υδατογραφήματα ταυτόχρονα. Οι
απαιτούμενες ιδιότητες ενός ψηφιακού υδατογραφήματος  εξαρτώνται από την υπόθεση στην οποία εφαρμόζεται.
Για τη προστασία των αρχείων πολυμέσων με πληροφορίες πνευματικών δικαιωμάτων,
ένα ψηφιακό υδατογράφημα πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικό σε τροποποιήσεις που
μπορούν να εφαρμοστούν στο αρχείο.Αντίθετα 
εάν ο μόνος στόχος είναι να διασφαλίζεται η ακεραιότητα του αρχείου
(π.χ: αποφυγή καταστροφής), θα εφαρμοστεί ένα πιο εύθραυστο υδατογράφημα.

Τόσο η στεγανογραφία όσο και η ψηφιακή υδατογράφηση
χρησιμοποιούν τεχνικές στεγανογραφίας για να ενσωματώσουν το κρυφό
υδατογράφημα στα αρχεία.

Δεδομένου ότι ένα ψηφιακό αντίγραφο δεδομένων είναι η ίδιο
με την αρχικό,η ψηφιακή υδατογράφηση είναι ένα παθητικό εργαλείο προστασίας.
Απλά σηματοδοτεί τα δεδομένα,αλλά δεν ελέγχει την πρόσβαση σε αυτά.

Μία εφαρμογή της ψηφιακής υδατογράφησης είναι η ανίχνευση
της πηγής . Ένα νέο υδατογράφημα ενσωματώνεται σε ένα ψηφιακό αρχείο σε κάθε
σημείο διανομής. Εάν βρεθεί αργότερα ένα αντίγραφο του έργου χωρίς
εξουσιοδοτημένη αναπαραγωγή, τότε μπορεί να ανακτηθεί το υδατογράφημα από το
αντίγραφο και η πηγή της διανομής είναι γνωστή. Αυτή η τεχνική φέρεται να έχει
χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσει την πηγή σε περιπτώσεις παράνομης αντιγραφής
ταινιών καθώς γίνεται καταγραφή του κατόχου των πνευματικών δικαιωμάτων, του
διανομέα, της αλυσίδας διανομής, τον προσδιορισμό του αγοραστή του αρχείου.

Ιστορία 
Ο όρος «ψηφιακό υδατογράφημα» επινοήθηκε για πρώτη φορά το
1992 από τον Andrew Tirkel και Charles Osborne. 

Τα υδατογραφήματα ήταν σήματα αναγνώρισης που παράγονται
κατά τη διαδικασία επεξεργασίας του χαρτιού. Τα πρώτα υδατογραφήματα εμφανίστηκαν
στην Ιταλία κατά τον 13ο αιώνα, αλλά η χρήση τους διαδόθηκε ταχύτατα σε όλη την
Ευρώπη. Είχαν χρησιμοποιηθεί ως μέσο για την αναγνώριση του χαρτοποιού ή
της συντεχνίας που κατασκεύασε το χαρτί. Τα σήματα δημιουργούνταν από ένα
ραμμένο σύρμα πάνω στο καλούπι του χαρτιού. Υδατογραφήματα συνεχίζουν να
χρησιμοποιούνται μέχρι και σήμερα ως σήματα του κατασκευαστή και για την
πρόληψη της πλαστογραφίας.

Νομικά προβλήματα 
Η πνευματική ιδιοκτησία, αναφέρεται σε ό,τι έχει σχέση με
το μυαλό και τη πνευματική διαδικασία όπως δημιουργία, σκέψη, λόγος, ιδέα,
γνώση.Στη σημερινή εποχή με την έξαρση της τεχνολογίας και την εξάπλωση του
Διαδικτύου, συχνά το ατομικό πνευματικό δικαίωμα  καταργείται, καθώς η δημοσίευση έχει
καταστεί η νέα τάση στη βιομηχανία. Ο όρος «Πνευματική ιδιοκτησία στο
Διαδίκτυο» αναφέρεται στα απόλυτα και αποκλειστικά δικαιώματα που έχει ο  δημιουργός στο έργο του, όταν αυτό εκτίθεται
ή αλλιώς, δημοσιοποιείται στο κυβερνοχώρο για ενημέρωση του κοινού και όχι για
κάθε είδους αναπαραγωγή, χωρίς την άδεια του δημιουργού. Αναφέρεται σε έργα
τόσο ψηφιακής μορφής όπως δημοσιεύσεις, άρθρα, βιβλία, θεατρικά σενάρια,
πίνακες ζωγραφικής, φωτογραφίες, λογισμικού, αναπαραγωγή ταινιών και βίντεο
καθώς και μουσικής. Απαρτίζεται από δύο δικαιώματα.Το περιουσιακό ,το οποίο
πρόκειται για το δικαίωμα εκμετάλλευσης του έργου και το ηθικό ,που διασφαλίζει
τη προστασία του προσωπικού δεσμού του δημιουργού του προς το έργο του.Συχνά
αυτά τα πνευματικά δικαιώματα καταπατώνται, με αποτέλεσμα να χρειάζονται
πολύπλοκα συστήματα βάσεων διαχείρισης δεδομένων που στηρίζονται στη ψηφιακή
υδατογράφηση. Το εύχρηστο περιβάλλον του Διαδικτύου, επιτρέπει τη δημιουργία
αντιγράφων του ψηφιακού περιεχομένου, γεγονός που οδηγεί στο πρόβλημα της παράνομης
κατάχρησης των ψηφιακών έργων.Οι νέοι νόμοι δεν είναι πλέον επαρκείς για να
σταματήσουν τη πειρατεία στο Διαδίκτυο και θεωρούνται αναποτελεσματικοί και μη
πειστικοί.Έτσι εγείρεται το νομικό πρόβλημα της παραβίασης της πνευματικής
ιδιοκτησίας.

Χαρακτηριστικά Υδατογραφήματος 
Ένα ψηφιακό υδατογράφημα καλείται ισχυρό σε σχέση με
μετασχηματισμούς αν η ενσωματωμένη σε αυτό πληροφορία μπορεί να ανιχνευθεί
αξιόπιστα μετά από οποιοδήποτε αριθμό των μετασχηματισμών. Για παράδειγμα ,
τυπικοί μετασχηματισμοί μιας εικόνας είναι η συμπίεση,  η περιστροφή 
και η  περικοπή.Συγκεκριμένα για
τα αρχεία βίντεο, συχνά στον παραπάνω κατάλογο μετασχηματισμών προστίθενται οι
χρονικές τροποποιήσεις. Ένα ψηφιακό υδατογράφημα καλείται ανεπαίσθητο αν η
υπάρχουσα ψηφιοποίηση ενός αρχείου φέρει παρόμοια σήματα με το σήμα του
υδατογραφήματος.

Οι τεχνικές ψηφιακής υδατογράφησης μπορούν να ταξινομηθούν
με διάφορους τρόπους.

Ανθεκτικότητα 
 Ένα ψηφιακό υδατογράφημα ονομάζεται εύθραυστο εάν δεν είναι ανιχνεύσιμο μετά την παραμικρή τροποποίηση. Εύθραυστα υδατογραφήματα χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση παραβίασης.Τροποποίηση σε ένα πρωτότυπο έργο που είναι σαφώς αισθητή, συχνά δεν αναφέρεται ως υδατογραφήμα, αλλά ως barcode.
 Ένα ψηφιακό υδατογράφημα ονομάζεται ημι-εύθραυστο αν αντιστέκεται σε απλούς μετασχηματισμούς, αλλά αποτυγχάνει μετά από μεγάλες τροποποιήσεις. Ημι-εύθραυστα
υδατογραφήματα συνήθως χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αρκετά μεγάλων μετατροπών.

 Ένα ψηφιακό υδατογράφημα ονομάζεται ισχυρό αν αντιστέκεται μια υψηλή κλάση μετασχηματισμών. Ισχυρά υδατογραφήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές
προστασίας αντιγραφής  και προστασίας της
πνευματικής ιδιοκτησίας.

Αντιληπτικότητα 
 Ένα ψηφιακό υδατογράφημα καλείται ανεπαίσθητο εάν το αρχικό σήμα ψηφιοποίησης του αρχείου και το σήμα του υδατογραφήματος είναι αντιληπτικά δυσδιάκριτα.
 Ένα ψηφιακό υδατογράφημα ονομάζεται αισθητό αν η παρουσία του στην σήμανση του σήματος είναι εμφανής.

Ικανότητα 
Το μήκος του ενσωματωμένου μηνύματος προσδιορίζει δύο διαφορετικές κύριες κατηγορίες των ψηφιακών συστημάτων υδατογράφησης:
 Το υδατογράφημα δεν έχει μήκος (το μήκος δηλαδή είναι μηδέν-bit ) και το σύστημα είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να ανιχνεύει απλά την παρουσία ή την
απουσία του υδατογραφήματος στο εκάστοτε αρχείο. Αυτό το είδος του καθεστώτος υδατογράφησης συνήθως αναφέρεται ως 0-bit.

 Το υδατογράφημα έχει μήκος ένα n-bit και διαμορφώνεται κατάλληλα.Τα είδη συστημάτων που αναγνωρίζουν μηνύματα με μεγάλο μήκος συνήθως αναφέρονται ως πολλαπλά-bit συστήματα υδατογράφησης ή υδατογράφηση μη μηδενικού bit.

Μέθοδος Ενσωμάτωσης 
 Μια ψηφιακή μέθοδος υδατογράφησης αναφέρεται ως ευρέως φάσματος , εάν η σήμανση στο υδατογράφημα λαμβάνεται από μία πρόσθετη τροποποίηση . Υδατογραφήματα με εξάπλωση
φάσματος είναι γνωστό ότι δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά.

 Μια άλλη ψηφιακή μέθοδος υδατογράφησης είναι του τύπου κβάντωσης, εάν η σήμανση στο
υδατογράφημα λαμβάνεται με κβαντοποίηση. Υδατογραφήματα τύπου κβάντωσης υποφέρουν από χαμηλή ανθεκτικότητα,δεν είναι δηλαδή
ισχυρά.

 Η τρίτη και τελευταία ψηφιακή μέθοδος υδατογράφησης αναφέρεται ως διαμόρφωση πλάτους, που λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως ακριβώς η μέθοδος του ευρέως φάσματος.

Εφαρμογές της Ψηφιακής Υδατογράφησης 
Η ψηφιακής υδατογράφησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα
ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως:
 Την  προστασία της πνευματικής ιδιοκτησίας στα ψηφιακά έργα.
 Την Παρακολούθηση της πηγής
 Παρακολούθηση ευρέως φάσματος (τηλεοπτικές ειδήσεις συχνά περιέχουν υδατογραφημένα βίντεο από διεθνείς οργανισμούς)

Εφαρμογή στη Μουσική Μέσω Διαδικτύου 
Υπάρχουν αρκετά σημαντικά ηλεκτρονικά καταστήματα, τα οποία
προστατεύουν τα πνευματικά δικαιώματα των καλλιτεχνών . Τα σημαντικότερα είναι
τα εξής:

Apple iTunes Store 
Το 2009 το Apple iTunes Store
το σύστημα υδατογράφησης Fairplay διένειμε μουσική μέσω Διαδικτύου.Η Apple δεν εξουσιοδότησε άλλες εταιρείες
να χρησιμοποιήσουν το δικό της σύστημα προστασίας υδατογράφησης και έτσι μόνο
συσκευές της Apple
μπορούσαν να αναπαράγουν τραγούδια, φυσικά με κάποιο κόστος.Στο τέλος του 2009
όλη η μουσική του iTunes
απαλλάχθηκε από την προστασία.

Fairplay 
Το σύστημα Fairplay χρησιμοποιείται ευρέως από iPhone, iPod, iPad , 
iTunes και AppleTV.
Τα προστατευόμενα από το Fairplay αρχεία είναι κανονικά αρχεία MP4 με μία κρυπτογραφημένη
ηχητική ροή.Κάθε φορά που ένας πελάτης χρησιμοποιεί λόγου χάρη το iTunes για να αγοράσει ένα
τραγούδι, τότε ένα νέο κλειδί χρήστη δημιουργείται και χρησιμοποιείται για να
κρυπτογραφήσει το κύριο κλειδί. ’Ετσι υπάρχει μία βιβλιοθήκη στην οποία αποθηκεύονται
όλα τα κλειδιά αγοράς και σε ποιο αρχείο αντιστοιχούν, τα οποία θα
χρησιμοποιηθούν για την εύρεση της κλοπής σε τυχόν παραβίαση της πνευματικής
ιδιοκτησίας.

OpenMG 
To OpenMG είναι ένα σύστημα που δημιουργήθηκε από τη Sony και
αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη:
 Τεχνολογία για την αυθεντικοποίηση των συσκευών των καταναλωτών και των εγγραφόμενων πολυμέσων.
 Προστασία του ψηφιακού περιεχομένου(π.χ: από μη εξουσιοδοτημένη εγγραφή).
 Τεχνολογία για το διαχωρισμό και τη διαχείριση της άδειας χρήσεώς του και του ψηφιακού περιεχομένου.
 Τεχνολογία ψηφιακού υδατογραφήματος για όλο το περιεχόμενο.

Εφαρμογή στις ταινίες 
Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για
τη προστασία των πνευματικών δικαιωμάτων στις ταινίες.Οι σημαντικότερες από
αυτές είναι:

Content Scrambling System(CSS) 
To Content Scrambling System
(σύστημα κωδικοποιήσεως περιεχομένου) είναι ένα σύστημα ψηφιακής διαχείρισης
πνευματικών δικαιωμάτων.Δημιουργήθηκε το 1996 από έναν αλγόριθμο 40-bit όμως
το 1999 παραβιάζεται από τον Jon Lech Johancen και αποτυγχάνει.

Protected Media Path 
Πρόκειται για ένα σύστημα ψηφιακής διαχείρισης πνευματικών
δικαιωμάτων του Windows Vista.Προσπαθεί
να αποτρέψει την αναπαραγωγή προστατευόμενου αρχείου όταν παράλληλα εκτελούνται
μη επαληθευμένης προελεύσεως προγράμματα, έτσι ώστε να μην υπάρχει πρόσβαση
στο προστατευμένο περιεχόμενο.Επιπρόσθετα, μπορεί να κρυπτογραφήσει την
πληροφορία που στέλνεται προς την οθόνη ή την κάρτα γραφικών ώστε να κάνει πιο
δύσκολη τη μη εξουσιοδοτημένη εγγραφή.

Advanced Access Content System(AACS) 
Το προηγμένο σύστημα πρόσβασης περιεχομένου είναι ένα πρότυπο για τη διανομή περιεχομένου και το ψηφιακό έλεγχο των δικαιωμάτων με
στόχο να απαγορεύσει την πρόσβαση και την αντιγραφή των DVD δίσκων.Το AACS
εφοδιάζει κάθε DVD συσκευή με ένα διαφορετικό πλήθος κλειδιών, τα οποία
χρησιμοποιούνται στο σχήμα εκπομπής κρυπτογραφήσεων.Αυτό επιτρέπει την ανάκληση
μιας συγκεκριμένης συσκευής ή καλύτερα, των κλειδιών που σχετίζονται με τη
συσκευή.Έτσι αν κάποια κλειδιά γνωστοποιηθούν, αυτά δεν περιλαμβάνονται στα
μελλοντικά περιεχόμενα και έτσι αυτές οι συσκευές  δε μπορούν να αναπαράγουν άλλες.

Εφαρμογή στα e-books 
Τα ψηφιακά βιβλία τα οποία διαβάζονται σε έναν υπολογιστή ή
έναν αναγνώστη ψηφιακών βιβλίων, χρησιμοποιούν ένα σύστημα ψηφιακής
διαχείρισης πνευματικών δικαιωμάτων για τον περιορισμό της αντιγραφής ,
εκτύπωσης και τη διανομή των βιβλίων.Τα βιβλία αυτά είναι συνήθως  συμβατά με περιορισμένο αριθμό συσκευών
ανάγνωσης.Από πλευράς λογισμικού δύο είναι τα κύρια προγράμματα που
χρησιμοποιούνται σε υπολογιστή.Το Adobe Reader και το Microsoft Reader.

Adobe Reader 
Το πρόγραμμα Adobe Reader χρησιμοποιεί το σύστημα ψηφιακής
διαχείρισης πνευματικών δικαιωμάτων.Μόλις ο χρήστης ανοίξει ένα αρχείο μέσω
Adobe Reader, είναι δυνατό να δει τη δήλωση δικαιωμάτων, η οποία αναφέρει
ρητά τις επιτρεπόμενες ενέργειες για αυτό το αρχείο.Για παράδειγμα, σε ένα μη
προστατευόμενο αρχείο, επιτρέπεται η εκτύπωση, αντιγραφή και όλες οι άλλες
βασικές λειτουργίες.Σε ένα προστατευόμενο βιβλίο ο χρήστης δε μπορεί να
αντιγράψει ή να εκτυπώσει το αρχείο.

Microsoft Reader 
Ο Microsoft Reader έχει δικό του σύστημα ψηφιακής
διαχείρισης πνευματικών δικαιωμάτων.Υπάρχουν τρεις διαβαθμίσεις όσον αφορά τις
ενέργειες που επιτρέπονται στα βιβλία.Αυτές είναι οι: sealed, inscribed και owner exclusive.Τα βιβλία που έχουν
το χαρακτηρισμό  sealed έχουν τους λιγότερους
περιορισμούς.Στο δεύτερο στάδιο διαβάθμισης ανήκουν τα βιβλία με χαρακτηρισμό inscribed και στο τρίτο αυτά
με χαρακτηρισμό owner exclusive.Μετά
την αγορά και το κατέβασμα του ψηφιακού βιβλίου, ο Microsoft Reader εισάγει
στο βιβλίο μία ψηφιακή ετικέτα ταυτότητας(ID Tag).Με αυτό τον τρόπο αποθαρρύνεται η διανομή και αναπαραγωγή
του βιβλίου, καθώς είναι εύκολο να εντοπιστεί ο αρχικός ιδιοκτήτης του.

Αξιολόγηση 
Το Διαδίκτυο λειτουργεί ως μια μεγάλη δυνατότητα διάδοσης
των έργων και των πληροφοριών, αλλά συγχρόνως και ως απειλή για την πνευματική
ιδιοκτησία. Η ψηφιακή τεχνολογία και η δυνατότητα της προστασίας του
περιεχομένου δημιούργησαν νέα ρεύματα ως προς την αποκλειστικότητα των έργων
από τους δημιουργούς .Τα  ψηφιακά
συστήματα υδατογράφησης μπορούν να παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες για τους
τελικούς χρήστες, όμως αρκετές φορές αποτυγχάνουν. Τα νομικά προβλήματα που
τίθενται είναι αρκετά, όπως η δυσχέρεια προστασίας του ηθικού δικαιώματος,η
δημιουργία αντιγράφων με βάση το αρχικό, η σύγκρουση με τους κανόνες για τις
συμβάσεις και άδειες εκμετάλλευσης και πολλά άλλα.Σημαντικό είναι να υπάρξουν
τρόποι αποφυγής της εκμετάλλευσης έργου άλλου δημιουργού, πριν την παραβίαση.

Βιβλιογραφία 
 Ingemar J. Cox: Digital watermarking and steganography. Morgan Kaufmann, Burlington, MA, USA, 2008
 A.Z.Tirkel, G.A. Rankin, R.M. Van Schyndel, W.J.Ho, N.R.A.Mee, C.F.Osborne. “Electronic Water Mark”. DICTA 93, Macquarie University. p. 666-673
 Η προσβολή της πνευματικής ιδιοκτησίας στο διαδίκτυο, Χρυσοπούλου Σοφία, Λεφάκης Παναγιώτης
 Copyright and the Internet, Hector L . MacQueen
 Copyright Infringement and Protection in the Internet Age,Berti, J.,IT Professional, (2009)
 Apple News from ARS Technica. 2007-10-16. Retrieved 2007-10-16.
 Xeni Jardin (2006-12-28). "Report: HD-DVD copy protection defeated"
 David Pogue (2009-07-17). "Some E-Books Are More Equal Than Others"
 A.Z.Tirkel, G.A. Rankin, R.M. Van Schyndel, W.J.Ho, N.R.A.Mee, C.F.Osborne. “Electronic Water Mark”. DICTA 93, Macquarie University. p. 666-673

Further Reading 
 Consumer's Guide to DRM, published in 10 languages (Czech, German, Greek, English, Spanish, French, Hungarian, Italian, Polish, Swedish), produced by the INDICARE research and dialogue project
 ECRYPT report: Watermarking Benchmarking
 M. V. Smirnov. Holographic approach to embedding hidden watermarks in a photographic image Journal of Optical Technology, Vol. 72, Issue 6, pp. 464–468

Χρήσιμα Links 
 Digital Watermarking Alliance
 Copyright vs Community in the Age of Computer Networks
 Digital Rights Management
 DRM.info

Παραπομπές

Πηγές 
Χρήστος Λαλάς, Το Μικρό Λεξικό του Internet, Αθήνα: Δίαυλος, 2002, ISBN 960-531-138-0

Ψηφιακή τεχνολογία