In the past decades, there has been an explosion in the use and distribution of digital multimedia contents. Although digital data has many advantages over analog data, service providers are reluctant to offer services in digital form because they fear unrestricted duplication and dissemination of copyrighted materials. Because of possible copyright issues, the intellectual property of digitally recorded material must be protected. Digital fingerprinting is a technology for enforcing digital rights polices whereby unique labels known as digital fingerprints are inserted into contents prior to distribution. These fingerprints can facilitate tracing of the culprits who use their content for unintended purposes. To protect contents, it is necessary that the fingerprints can be embedded using conventional watermarking techniques that are typically concerned with robustness against a variety of attacks mounted by an individual. Averaging attack is a simple and effective way to remove embedded fingerprints by averaging several fingerprinted contents. As a countermeasure against averaging attack, averaging attack resilient fingerprint codes can be used. In that fingerprint codes, there is ability to trace back to the pirates who have conducted averaging attack. That means even after averaging attack of fingerprinted contents, fingerprint codes belongs to the pirates can be extracted and identified. Incidence matrices of (s^p, s^{2p-2}, s^p, s, 0, 1) GD-PBIBD is generated in a practical and simple way to construct averaging attack resilient fingerprint codes. Advantages of this method are easy construction of fingerprint codes based on combinatorial design theory, code generation even without fundamental knowledge of combinatorial design theory such as BIBD, GD-PBIBD, etc. The proposed algorithm can generate arbitrary size of fingerprint code which are preferred to any other algorithm written on literature from business and economic point of view. Developers or researchers who want to use incidence matrices of combinatorial design take advantage of the proposed algorithm as a stepping-stone of their application development. Usage of the proposed algorithm is not limited to digital fingerprinting system. Produced incidence matrices play an important role in visual cryptography system. Basis matrices in visual cryptography application have crucial influence with pixel expansion and relative contrast in decrypted images. Higher relative contrast with smaller pixel expansion is preferred in visual cryptography. With well-constructed basis matrices, relative visual contrast in a decrypted image is high so human visual system can easily discriminate the hidden secret message from noise signals. The proposed matrix construction algorithm builds basis matrices with optimal visual contrast and small pixel expansion.
디지털 핑거프린팅은 동영상이나 이미지 콘텐츠에 사용자(구매자)를 구분할 수 있는 핑거프린트 코드를 사람의 눈으로 인식하지 못하도록 삽입하는 기술이다. 이렇게 핑거프린트 신호가 삽입된 영상은 추후 일어날 수 있는 콘텐츠의 불법적인 유통이나 불법적인 사용에서 삽입된 핑거프린트 신호를 추출함으로써 불법 사용자를 추적할 수 있다. 동일한 원본 영상에 구매자에 따라 서로 다른 핑거프린트 코드를 삽입하기 때문에, 핑거프린트 코드가 삽입된 영상은 조금씩 서로 다른 영상이다. 코드가 삽입된 영상이 조금씩 상이하다는 성질을 이용하여 삽입된 핑거프린트 코드를 제거하려는 공격을 할 수 있는데, 이러한 공격을 평균화 공격이라고 한다. $N$ 개의 핑거프린트 코드가 삽입된 영상을 서로 이용하여 평균을 하면 원본 영상은 픽셀 값을 그대로 유지하는 반면, 상대적으로 작은 에너지로 삽입된 잡음 형식의 핑거프린트 신호는 평균화에 의해서 신호의 크기가 줄어든다. 따라서, 평균화 공격을 당한 콘텐츠에선 정확한 핑거프린트 신호를 추출할 수 없을 뿐만 아니라, 원래 사용자와 다른 정보를 추출함으로써 무고한 사용자에게 피해를 줄 수도 있다. 디지털 핑거프린팅 시스템을 설계할 시에는 평균화 공격에 강인한 핑거프린트 코드를 생성하는 것이 중요한데, 조합 설계 이론(combinatorial design theory)를 이용하여 코드를 생성하면 평균화 공격에 강한 핑거프린트 코드를 생성할 수 있다. 하지만, 이러한 조합 설계 이론을 이용하여 코드를 생성하는 방법은 여러 문헌에 흩어져있고, 조합 설계 이론에 대해 알지 못한 사람들은 코드를 설계하는데 어려움이 있었다. 이에 본 논문에서는 조합설계이론을 이용하여 평균화 공격에 강한 핑거프린트 코드를 쉽게 생성하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서 제시한 방법을 이용하면, 조합설계이론을 모르는 사람들이나 여러 문헌에 나타난 설계 방식을 모르더라도 쉽게 핑거프린트 코드를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 평균화 공격에도 강인한 코드를 생성할 수 있다. 본 논문에서 제시하는 방법은 (s^p, s^{2p-2}, s^{p-1}, s, 0,1) GD-PBIBD (Partially Balanced Incomplete Block Design)에 대한 입사 행렬(incidence matrix)를 생성하는 방법이다. 이 방법은 평균화 공격에 강한 디지털 핑거프린팅 시스템에서 중요한 역할을 한다. 최종적으로 생성된 (s^p, s^{2p-2}, s^{p-1}, s, 0,1) GD-PBIBD 입사 행렬은 s^{2p-2} 명의 사용자에게 배포할 수 있고 각각의 코드의 길이는 s^p 비트이다. 각각의 비트는 잡음 형식의 핑거프린트 신호로 변환되어 콘텐츠에 삽입된다. 또한 이 코드는, 조합설계이론의 구조상 s-1개의 콘텐츠를 이용한 평균화 공격이 일어나도 평균화 공격에 참여한 사용자의 핑거프린트 코드를 추적할 수 있다. 본 논문에서 제시한 방법이 갖는 장점은 사용자가 조합 설계 이론에 대한 사전 지식이 없어도 GD-PBIBD의 생성 조건에 맞는 입사 행렬을 제시된 알고리즘에 의해 쉽게 생성할 수 있다는 점이다. 또한, 문헌에 나타나있는 이론상의 설계 방법으로는 최대 1641명에게 배포할 수 있는 핑거프린트 코드의 생성이 한계이다. 하지만, 본 논문에서 제시한 방법은 최대 생성 크기에 대한 한계가 없을 뿐만 아니라, 생성 방법 또한 쉬워서 사용자가 자신의 목적에 맞는 행렬을 생성할 수 있다. 실용적인 측면에서 디지털 핑거프린팅 시스템은 되도록 많은 사람들에게 배포할 수 있는 코드를 사용해야 한다. 따라서, 논문에서 제시한 방법은 설계상의 용이성이나 실용적인 측면에서 기존 문헌의 방법보다 우위에 있다고 할 수 있다. 또한 본 논문에서 제시한 입사 행렬 생성 방법은 비주얼 크립토그래피 시스템에도 응용이 가능하다. 비주얼 크립토그래피는 원본 영상을 N 장의 잡음 형식의 이미지로 변환시킨다. 이 N 장의 변환된 영상 중 k장을 포개 놓으면 숨겨진 이미지나 메시지가 나타난다. 비주얼 크립토그래피는 다른 암호화 응용 분야와 달리, 사람의 눈으로 직접 숨겨진 그림이나 메시지를 확인할 수 있다. 비주얼 크립토 그래피에서 기본 행렬(basis matrix)는 비주얼 크립토그래피 시스템 성능에 가장 중요한 역할을 한다. 잘 만들어진 기본 행렬을 이용할 때에는 숨겨진 메시지를 복호화할 때 사람의 눈으로 쉽게 확인이 가능하나, 그렇지 못할 경우에는 복호화된 영상이 주변 영상과 혼선을 일으켜 사람의 눈으로 인지하기 쉽지 않다. 본 논문에서 제시한 방법으로 기본 행렬을 생성할 때에는 최상의 대비효과를 낼 수 있는 메트릭스를 생성할 수 있다.
