WO2006050973A1 - Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer manipulation eines informationssignals - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer manipulation eines informationssignals Download PDF

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WO2006050973A1
WO2006050973A1 PCT/EP2005/012114 EP2005012114W WO2006050973A1 WO 2006050973 A1 WO2006050973 A1 WO 2006050973A1 EP 2005012114 W EP2005012114 W EP 2005012114W WO 2006050973 A1 WO2006050973 A1 WO 2006050973A1
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information signal
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PCT/EP2005/012114
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Ralph Kulessa
Jörg PICKEL
Stefan KRÄGELOH
Patrick Aichroth
Frank Siebenhaar
Christian Neubauer
Wolfgang Spinnler
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Definitions

  • the present invention relates to checking the integrity of information signals.
  • the information signals are, for example, digital audio or video signals
  • watermarks are often used to provide the data with copy protection, for example.
  • the watermarks are "interweaved" with the information signal, so that removal of the watermark, for example to remove the copy protection, can inevitably leave digital traces that are detectable It is also necessary to check the integrity of the data in order to detect potential manipulation.
  • the known approaches for checking the integrity of the information signals are based on encrypting the complete data by means of a cryptographic hash method.
  • the cryptographic hash values are often called the checksum. They are calculated from an input value unbe ⁇ indefinite length and uniquely define a particular output value, the so-called hash (eg. As a String 'of 20 bytes).
  • the specific nature of the hash function is to determine a clearly assigned output value for any desired input value from which the input value can not be recalculated.
  • the complete data set is first processed using the hash algorithm, ie the hash of the data set is formed. For later integrity checking, the data volume to be tested is processed again completely using the hash algorithm. If it delivers the same hash as in the reference run, it may be assumed that no changes were made to the data set.
  • hash functions can essentially be defined on three points:
  • Each hash value must occur the same number of times, i. the probability of hash values should not differ for different input values.
  • a change of the input value should lead to a changed hash value.
  • the effort to create collisions should be very high, i. For a given input value, it should be possible to find a second one with the same hash value.
  • a hash function that satisfies all three requirements is also called a cryptographic hash function.
  • the most important hash functions include SHA-I, MD4, MD5 and RIPE-MD160.
  • the cryptographic hash function SHA-I processes 512-bit blocks, generating 160-bit hash values. An important role is played by the 532 bit variables (chain variables) as well as the so-called compression function.
  • the input value is divided into 512-bit blocks.
  • the compression function picks up the five chain variables and a 512-bit block and maps these to the next 532-bit values.
  • the function runs in four rounds for every 20 identical operations in which the individual bits are shifted according to predefined computing operations.
  • the contents of the five chain variables are output as a hash value.
  • hash integrity checking procedures is described, for example, in US Pat. In Open Mobile Alliance, OMA DRM Specification V2.0, Draft Version 2.0-10. April 2004.
  • a disadvantage of the known approaches is that, by default, a complete data set, that is to say the entire information signal, is tested, which is associated with a high degree of complexity.
  • no subsequent change to the data set can be made, for example, adding one or more watermarks without destroying the integrity of the data set, even if only certain data set components are changed.
  • the invention is based on the recognition that a multiplicity of information signals, which are associated with different applications, for example, B. video or audio signals, have a characteristic of the information signal information for securing a data set against Manipu ⁇ lation at the same time admitting non- characteristic changes in the data set can be used.
  • the integrity of the MP3-coded audio file should be checked during the check of the MP3 signal.
  • the file can still be recognized as unchanged if, for example, a watermark has been added by means of bitstream watermarking.
  • manipulations of the file that alter the characteristics of the piece or even result in an exchange of the piece (or parts of the piece) should be clearly identified.
  • an information signal in this example of the MP3-coded audio file, inherent and characteristic information used as a sensor.
  • the characteristic information of a data set i. an information signal can be determined.
  • This step can be defined depending on a type and application of the data set and, in the simplest case, requires masking out non-characteristic parts, possibly also filtering or transformation of the data set in order to obtain the characteristic information.
  • it is z.
  • it is sufficient to extract the page information or only part of the page information without taking into account the spectral data forming the main information, the page information being related to the main information, and e.g. Includes scale factors for the spectral data. If, for example, a watermark is added to the spectral data, this does not change the characteristic information.
  • the integrity of the information signal is not impaired in the sense of the invention.
  • the integrity of aus ⁇ finally the characteristic information with a Cryptographic method secured or tested, for the cryptographic method, for example, be ⁇ already mentioned hash method can be used.
  • the scale factors associated with the spectral data are exploited as characteristic information, so that, for example, the hash method is applied only to the scale factors, i. that the hash value is calculated only via the scale factors. If bitstream watermarking is now used, the spectral values change, but not the scale factors (scale parameters). A subsequent check of the hash thus provides agreement if there is no manipulation of the data record (of the information signal). This is sufficient, for example, to prevent that another piece can be pushed under.
  • the present invention is based on securing a data record against manipulation of it characteristic information with simultaneous admission 'non-characteristic amendments gen on record.
  • z For checking the integrity of a record z.
  • z As a cryptographic hash method, z. SHA-I. It is used to check a one-to-one correspondence between a reference (original) and a record to be compared (copy). Result of the test is either "identical” or "deviation of some kind".
  • the characteristic information of a data record is checked for integrity.
  • characteristic information can be defined according to the application, an example of which is an MP3-coded piece of music, which, as described above, after a determination of the integrity information, is to be added with a watermark by means of bitstream watermarking
  • the spectral values of the piece change (slightly), but the scale factors and other side information remain the same and distinguish the piece from other pieces of music, so that the characteristic information is retained.
  • an MP3-encoded piece of music can still be recognized as unchanged if it has been treated with bitstream watermarking.
  • the integrity of characteristic information of a data record is checked, but changes to the data record which do not change the characteristic information are permitted.
  • bitstream watermarking does not disturb the integrity of the characteristic information signal portions comprising the characteristic information. This ensures that the original can not be replaced by another piece or parts of another piece, which is for example important for DRM applications, the non-characteristic information may still be changed.
  • non-characteristic information can thus be changed without changing the integrity.
  • a watermark can be added by means of bitstream watermarking. without this changing the integrity of the file in the sense according to the invention, ie, for example, without the hash method according to the invention reporting a deviation from the original.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for detecting a manipulation of an information signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the device shown in FIG. 1 comprises a device 101 for extracting, whose output is coupled to an input of a device 103 for encoding.
  • the device 103 for encoding comprises an output, which is coupled to an input of a device 105 for comparison.
  • the information signal comprises an information signal component which is characteristic of the information signal.
  • the device 101 for extracting is designed to extract the information signal component and to make the information signal component of the device 103 available for encryption.
  • the means 103 for encrypting is designed to encrypt the information component, for example using a cryptographic method, in order to obtain an encrypted signal.
  • the device 105 for comparison is designed to receive the encrypted signal from the device 103 for encryption and to compare the encrypted signal with a reference signal, wherein the reference signal is an encrypted representation of a non-manipulated reference signal component of a reference information mationssignals is to detect the manipulation of Informations ⁇ signal, if the information signal has been manipulated mani ⁇ .
  • the device 105 can supply a control signal for comparison via an output, which indicates a manipulation of the information signal applied to an input of the device 101 for extraction.
  • the device 101 may be designed for extraction, in order not to filter out a further information signal component or other information signal components of the information signal, so that a change of the further information components can not be detected. If, for example, a watermark is added to the other components of the information signal, this change in the information signal should not lead to a manipulation being detected, since permissible changes in the data record should not be detectable in order not to disturb the integrity check.
  • the information signal which the device 101 processes for extraction is, for example, a copy of the information signal transmitted by the device 101 is first generated for extraction.
  • the further information signal components can be masked or suppressed by the means 101 for extracting, so that only the information signal components with the characteristic information are transmitted without destroying the information signal itself.
  • the device 101 for extracting is designed to detect the information signal component in the information signal and to generate a copy of the information signal component. to extract the information signal component.
  • the information signal may comprise a further information signal component.
  • the further information signal component comprises main information, e.g. Payload.
  • the characteristic information may be, for example, page information related to the main information, and the page information is included in the information signal component to be extracted by the device 101.
  • the information signal component and the further information signal component can be arranged in different sections of the information signal.
  • the information signal is e.g. in the form of a data frame
  • the information signal component may, for example, be arranged at a different location of the data frame than the further information signal component.
  • the two components within the information signal von ⁇ spaced apart.
  • the device 101 for extracting is designed to extract the section of the information signal in which the information signal component is arranged.
  • the means 101 for extracting may be designed to filter out the spectral values of the information signal component in order to obtain the information signal component.
  • the spectral values of the further information signal component can be suppressed, for example.
  • means 101 for extracting may comprise a filter or may itself be designed as a filter in order to extract the spectral values associated with the information signal component.
  • the device 101 may be designed to extract in order to carry out a spectral analysis in order to filter out the spectral values of the spectrum of the information signal component.
  • the device 101 for extracting comprises a Fourier transformer which is designed to form a Fourier transform of the information signal, to null the spectral values of the further information signal component in the Fourier transformation, and to reproduce the result to transform into the time domain to obtain the information signal component.
  • filtering can be carried out both when the information signal component and the further information signal component are superposed, and then also when the information signal component and the further information signal component are spaced apart from one another and different spectral ranges occupy.
  • the further information signal component can be used as Hauptinforma ⁇ tion audio spectral values, 'for example, are encoded, comprise the the Audiospektral tone associated scale parameter as side information (characteristic information) are covered by the information signal component.
  • the side information may be a In ⁇ formation over a number of audio spectral values, ie, information relating to the distribution of the block length (Block switching information) act, the development a Vertei ⁇ between short blocks and long blocks' (Short - blocks, long blocks).
  • the further information signal component can be used as The main information comprises video information, the information signal component comprising, as further information, for example, luminance values for the video information.
  • the information signal component is made available to the device 103 for encoding in order to obtain an encrypted signal by encrypting the information signal component using cryptographic methods.
  • the means 103 for encrypting may for example be designed to form a hash value via the information signal component in order to obtain the encrypted signal.
  • the device 103 for encrypting may also be designed to form a test sum over the information signal component.
  • the means 103 for encrypting can be designed to encrypt the information signal component using, for example, the RSA algorithm using a private or public key.
  • the means 103 for encoding can be designed to use any other known non-symmetrical or symmetrical encryption method in order to obtain the encrypted signal.
  • the encrypted signal is compared with a reference signal.
  • the reference signal can for example be encompassed by the information signal.
  • the device 101 for extracting is further designed to extract the reference signal from the information signal. If the reference signal is arranged at a specific point of the information signal, then the corresponding section of the information signal comprising the reference signal is extracted.
  • the reference signal may comprise a spectrum with specific reference spectral values, so that the means 101 for extracting, in analogy to the above statements, the reference filter out spectral values to extract the reference signal.
  • the means for extracting may be designed to select a reference signal which is assigned to the information signal component from a plurality of reference signals.
  • the reference signals can, for example, be stored in a memory for each imaginable information signal component, so that a reference signal, which is associated, for example, with the characteristic information and therefore associated with it, is selected on the basis of the extracted information signal component comprising the characteristic information becomes.
  • the reference signal may be a hash value or a checksum via a non-manipulated information signal component.
  • the information signal can be a result of a cryptographic encryption of a non-manipulated reference signal component, wherein, for example, the above-mentioned cryptographic methods are used.
  • the non-manipulated reference signal component is, for example, identical to the original information signal component.
  • the reference signal may be identical to the original, i. with the non-manipulated information signal.
  • the above embodiments relate to the case that the information signal component is encrypted to check the data integrity. According to the invention, however, it is conceivable that the information signal component, which is characteristic for the information signal, is compared with a decrypted signal in order to check the integrity of the information signal, the decrypted signal stemming from a cryptographic decoding of a reference signal. According to a further aspect, the invention provides a device for detecting a manipulation of an information signal with a device for extracting an information signal component which is characteristic of the information signal from the information signal, wherein the device for extracting with the already beradie ⁇ NEN Means 101 may be identical for extracting.
  • the device furthermore comprises a device for decrypting a reference signal, wherein the reference signal is an encrypted representation of a non-manipulated reference signal signal component of a reference information signal in order to obtain a decrypted signal.
  • the device furthermore comprises a device for comparing the decrypted signal with the information signal component.
  • the reference signal which is included, for example, by the information signal and is also extracted by the device for extraction, is, for example, an encrypted representation of the original information signal component of an original information signal.
  • the means for decrypting may be configured to decrypt the signature with a public key associated with the private key to get decrypted signal.
  • the reference signal can be a signal that has been encrypted using any symmetrical or non-symmetric encryption method, wherein, in the Case of a non-symmetric method, a private key has been used.
  • the reference signal can now be de-keyed on the receiving side with a public key in order to obtain a decrypted version of the information signal component. After Ver ⁇ equal to the received information signal component with the decrypted version can now be determined whether there is a manipulation of the information signal.
  • the present invention provides a device for generating an information signal from an input signal, wherein the input signal comprises an input signal component and a further input signal component, wherein the further input signal component comprises a main information and wherein the inputs ⁇ gear signal component includes a page information that is related to the main information.
  • the input signal component corresponds, for example, to the information signal component already mentioned, and the further input signal component corresponds, for example, to the further information signal component.
  • the device for generating the information signal comprises a device for encrypting the input signal component in order to obtain a reference signal.
  • the device for generating comprises a device for combining the received signal component, the further receive signal component and the reference signal in order to generate the information signal.
  • the device for encrypting is designed to provide the input signal component, which comprises, for example, the information characteristic for the information signal or for the information signal type, using a cryptographic method, as described above, for example have been mentioned to encrypt.
  • the device can be designed to be encrypted in order to using a private key, the reference signal, as described above, can be decrypted using, for example, the public key.
  • the means for encrypting may be configured to form a hash value or a checksum over the input signal component to obtain the reference signal.
  • the means for composing may be formed, for example, to add the reference signal to the input signal to generate the information signal.
  • the device for assembling can be designed to superimpose the reference signal on the input signal, for example, the reference signal and the input signal preferably having different spectral ranges.
  • the means for composing may be configured to arrange the reference signal at an arbitrary position of the input signal.
  • the integrity test it is now possible to test the integrity of the characteristic information of a data record. If changes are now made to the non-characteristic information of a data record, then the integrity test still supplies the statement identically.
  • the main information mentioned above can be further processed without the Informationssignal ⁇ component or input signal component is changed.
  • watermarks can be added to the further information signal component or to the further input signal component, without this having any influence on the integrity of the data.
  • the characteristic information for the desired application z. B. extracted using a filter.
  • this filter z For MP3-coded signals this filter z. For example, mask out all Hoffmann code values (spectral lines, spectral values), ie pass other bits through. Filters of various types are conceivable, both of which mask out the simple parts and also carry out complicated filter operations. So z. For example, in a text document, only text without formatting will be filtered out. If it is a picture, then z. For example, only luminance and no color are extracted etc.
  • the characteristic information obtained is determined using a conventional cryptographic method, for example, by using a cryptographic method.
  • the information signal or input signal is an MP3-coded signal, then this is decoded so far that the range can be determined in which scale factors are stored as side information.
  • the hash algorithm is now applied to the scale factors of the data set and the resulting hash value is stored as a reference, with the spectral values being disregarded.
  • a watermark can be added to the signal as often as desired by means of a suitable bitstream watermarking method.
  • the range of the scale factors (scale parameter) is again determined (information signal component), the hash calculated using the scale factors and compared with the reference, as described above. If the characteristic information is unchanged, the hash is the same.
  • characteristic information for MP3 encoded signals are e.g. B. the complete Soinformation, a certain part of the spectral te, if watermarking ver ⁇ only for the complementary part, or the already mentioned block switching information (distribution short-blocks, long blocks).
  • the spectral values can be scaled, for example, with scale factors. Furthermore, the spectral values may be coded, for example Huffman coded.
  • the present invention provides the ability to provide a watermark-compatible hash.
  • the present invention also provides methods with the corresponding functionality in addition to the devices described.
  • all functionalities of the various embodiments can be combined with each other to obtain further advantageous effects of the present invention.
  • the methods according to the invention can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation can take place on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system such that the corresponding method is executed.
  • the invention thus also relates to a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out at least one of the inventive methods when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can thus program computer linstrument rea ⁇ with a program code for performing the method as a when the computer program runs on a 'computer.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer Manipulation eines Informationssignals, mit einer Einrichtung (101) zum Extrahieren einer Informationssignalkomponente, die für das Informationssignal charakteristisch ist, aus dem Informationssignal, einer Einrichtung (103) zum Verschlüsseln der Informationssignalkomponente, um ein verschlüsseltes Signal zu erhalten, und einer Einrichtung (105) zum Vergleichen des verschlüsselten Signals mit einem Referenzsignal, wobei das Referenzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenzsignalkomponente eines Referenzinformationssignals ist, um die Manipulation zu detektieren.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren einer Manipulati¬ on eines Informationssignals
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Überprüfung der Integrität von Informationssignalen.
Mit steter Verbreitung von modernen Kommunikationsmedien wächst die Bedeutung von Konzepten, die die Informations¬ signale gegen eine unerlaubte Manipulation schützen bzw. eine Manipulation aufdecken.
Handelt es sich bei den Informationssignalen beispielsweise um digitale Audio- oder Videosignale, so werden oft soge¬ nannte Wasserzeichen verwendet, um die Daten beispielsweise mit Kopierschutz zu versehen. Die Wasserzeichen werden bei¬ spielsweise mit dem Informationssignal „verwoben", so dass ein Entfernen des Wasserzeichens, um z.B. den Kopierschutz zu beseitigen, zwangsläufig digitale Spuren hinterlassen kann, die detektierbar sind. Um selbst im Falle eines er¬ folgreichen Entfernens des Wasserzeichens eine Vervielfäl¬ tigung der Daten zu verhindern, ist es auch notwendig, die Daten auf Integrität zu prüfen, um eine mögliche Manipula¬ tion zu erkennen.
Die bekannten Ansätze zur Integritätsprüfung der Informati¬ onssignale basieren darauf, die kompletten Daten durch ein kryptographisches Hash-Verfahren zu verschlüsseln. Die kryptographischen Hash-Werte werden oft auch als Prüfsumme bezeichnet. Sie berechnen sich aus einem Eingabewert unbe¬ stimmter Länge und definieren eindeutig einen bestimmten Ausgabewert, den sogenannten Hash (z. B. ein String' von 20 Byte) . Dabei besteht die Eigenart der Hash-Funktion darin, zu jedem beliebigen Eingabewert einen eindeutig zugeordne¬ ten Ausgabewert zu bestimmen, aus dem sich der Eingabewert nicht zurückrechnen lässt. Die komplette Datenmenge wird zunächst mit dem Hash- Algorithmus bearbeitet, also der Hash der Datenmenge gebil¬ det. Zur späteren Integritätsprüfung wird die zu testende Datenmenge wieder komplett mit dem Hash-Algorithmus bear¬ beitet. Liefert sie den selben Hash wie beim Referenzdurch¬ lauf, so darf angenommen werden, dass keine Veränderungen am Datensatz vorgenommen wurden.
Die Anforderungen an Hash-Funktionen lassen sich im Wesent¬ lichen auf drei Punkte festlegen:
- Jeder Hash-Wert muss gleich oft vorkommen, d.h. die Wahrscheinlichkeit von Hash-Werten darf sich bei ver- schiedenen Eingabewerten nicht unterscheiden.
Eine Änderung des Eingabewertes sollen zu einem geän¬ derten Hash-Wert führen.
- Der Aufwand, Kollisionen zu erzeugen, soll sehr hoch sein, d.h. zu einem gegebenen Eingabewert soll es mög¬ lich schwer sein, einen zweiten mit gleichem Hash-Wert zu finden.
Eine Hash-Funktion, die alle drei Anforderungen erfüllt, wird auch eine kryptographische Hash-Funktion genannt. Zu den wichtigsten Hash-Funktionen zählen SHA-I, MD4, MD5 so¬ wie RIPE-MD160.
Die kryptographische Hash-Funktion SHA-I verarbeitet Blöcke der Länge 512 Bit und generiert dabei 160 Bits Hash-Werte. Eine wichtige Rolle spielen die 532 Bit-Variablen (Ketten¬ variablen) sowie die sogenannte Kompressionsfunktion.
Zuerst wird der Eingabewert in Blöcke der Länge 512 Bit aufgeteilt. Anschließend nimmt die Kompressionsfunktion die fünf Kettenvariablen sowie einen 512 Bit-Block auf und bil¬ det diese auf die nächsten 532-Bit-Werte ab. Die Funktion läuft in vier Runden zu je 20 identischen Operationen ab, bei denen die einzelnen Bits nach vordefinierten Rechenope¬ rationen verschoben werden. Abschließend wird der Inhalt der fünf Kettenvariablen als Hash-Wert ausgegeben. Die Ver- wendung von Hash-Verfahren zur Integritätsprüfung wird z. B. in Open Mobil Alliance, OMA DRM Spezifikation V2.0, Draft Version 2.0-10. April 2004 beschrieben.
Nachteilig an den bekannten Ansätzen ist, dass standardmä- ßig ein kompletter Datensatz, das heißt das gesamte Infor¬ mationssignal, getestet wird, was mit einer hohen Komplexi¬ tät verbunden ist. Darüber hinaus kann so keinerlei nach¬ trägliche Änderung an dem Datensatz vorgenommen werden, beispielsweise Hinzufügung eines oder mehrerer Wasserzei- chen, ohne die Integrität des Datensatzes zu zerstören, selbst wenn nur bestimmte Datensatzkomponenten verändert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zur Integritätsprüfung von Daten zu schaffen, das eine re¬ duzierte Komplexität aufweist und das eine Integritätsprü¬ fung der Daten auch nach Bearbeitung von Datenkomponenten erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 19 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 20 oder durch ein Verfahren gemäß Anspruch 21 oder durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 22 gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Viel¬ zahl von Informationssignalen, die mit verschiedenen Anwen¬ dungen verbunden sind, z. B. Video- oder Audiosignale, eine für das Informationssignal charakteristische Information aufweisen, die zum Sichern eines Datensatzes gegen Manipu¬ lation bei gleichzeitiger Zulassung nicht- charakteristischer Änderungen am Datensatz herangezogen werden kann.
Handelt es sich bei dem Informationssignal beispielsweise um eine MP3-codierte Datei, so soll während der Prüfung der MP3-codierten Audiodatei auf Integrität, um z. B. Manipula¬ tionen aufdecken zu können, die Datei noch als unverändert erkannt werden, wenn beispielsweise mittels Bitstream- Watermarking ein Wasserzeichen hinzugefügt wurde. Manipula- tionen am File, die die Charakteristik des Stückes verän¬ dern oder gar auf einem Austausch des Stückes (oder von Teilen des Stückes) hinauslaufen, sollen jedoch eindeutig erkannt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um z.B. eine nachträgliche Hinzufügung von Wasserzeichen zu ermöglichen, eine dem Informationssignal, in diesem Bei¬ spiel der MP3-codierten Audiodatei, inhärente und charakte¬ ristische Information als Sensor verwendet.
Zunächst muss jedoch die charakteristische Information ei- nes Datensatzes, d.h. eines Informationssignals, ermittelt werden. Dieser Schritt kann abhängig von einer Art und An¬ wendung des Datensatzes definiert werden und bedarf im ein¬ fachsten Fall einer Ausmaskierung nicht-charakteristischer Teile, eventuell auch einer Filterung oder Transformation des Datensatzes, um die charakteristische Information zu gewinnen. Bei einem MP3-codierten Musikstück ist es z. B. ausreichend, die Seiteninformation bzw. nur einen Teil der Seiteninformation zu extrahieren, ohne die Spektraldaten zu berücksichtigen, die die Hauptinformation bilden, wobei die Seiteninformation mit der Hauptinformation zusammenhängt und z.B. Skalenfaktoren für die Spektraldaten umfasst. Wird den Spektraldaten beispielsweise ein Wasserzeichen hinzuge¬ fügt, so ändert dies nichts an der charakteristischen In¬ formation. Die Integrität des Informationssignals wird, im erfindungsgemäßen Sinne, nicht beeinträchtigt.
In einem zweiten Schritt wird dann die Integrität von aus¬ schließlich der charakteristischen Information mit einem kryptographischen Verfahren gesichert bzw. getestet, wobei für das kryptographische Verfahren beispielsweise das be¬ reits erwähnte Hash-Verfahren herangezogen werden kann.
Im Beispiel des MP3-Datenstroms können z. B. die Skalenfak¬ toren, die mit den Spektraldaten zusammenhängen, als cha¬ rakteristische Information ausgenutzt werden, so dass bei¬ spielsweise das Hash-Verfahren nur auf die Skalenfaktoren angewendet wird, d.h. dass der Hash-Wert nur über die Ska- lenfaktoren berechnet wird. Wird nun Bitstream-Watermarking angewandt, so verändern sich die Spektralwerte, jedoch nicht die Skalenfaktoren (Skalenparameter) . Eine spätere Überprüfung des Hash liefert also Übereinstimmung, falls keine Manipulation des Datensatzes (des Informationssig- nals) vorliegt. Dies reicht beispielsweise aus, um zu ver¬ hindern, dass ein anderes Stück untergeschoben werden kann.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine Integri¬ tätsprüfung der kompletten Datei durch ein kryptographi- sches Hash-Verfahren ohne Berücksichtigung von charakteris¬ tischen Informationen durchgeführt wird, basiert die vor¬ liegende Erfindung auf einem Sichern eines Datensatzes ge¬ gen Manipulation seiner charakteristischen Information bei gleichzeitiger Zulassung' nicht-charakteristischer Änderun- gen am Datensatz.
Zur Integritätsprüfung eines Datensatzes kann z. B. ein kryptographisches Hash-Verfahren, z. B. SHA-I, verwendet werden. Es dient dazu, eine Eins-Zu-Eins-Übereinstimmung zwischen einer Referenz (Original) und einem zu verglei¬ chenden Datensatz (Kopie) zu prüfen. Ergebnis der Prüfung ist entweder „identisch" oder „Abweichung irgendeiner Art" .
Wie es bereits erwähnt worden ist, ist es manchmal er- wünscht, spezifische Änderungen in einem Datensatz zuzulas¬ sen, beispielsweise durch Hinzufügung eines Wasserzeichens, und trotzdem prüfen zu können, dass die charakteristische Information unverändert vorhanden ist, d.h., dass es sich im Kern noch um den Originaldatensatz, d.h. um den ur¬ sprünglichen, nicht-manipulierten Datensatz, handelt. Er¬ findungsgemäß wird die charakteristische Information eines Datensatzes auf Integrität geprüft. Was „charakteristische Information" ist, kann je nach Anwendungsfall definiert werden. Ein Beispiel hierzu ist ein MP3-codiertes Musik¬ stück, dem, wie es oben beschrieben worden ist, nach einer Bestimmung der Integritätsinformation, mittels Bitstream- Watermarking ein Wasserzeichen hinzugefügt werden soll. Die Spektralwerte des Stückes ändern sich (geringfügig) , die Skalenfaktoren und andere Seiteninformationen bleiben aber gleich und unterscheiden das Stück von anderen Musikstü¬ cken. Die charakteristische Information bleibt daher erhal¬ ten.
Erfindungsgemäß kann daher ein MP3-codiertes Musikstück noch als unverändert erkannt werden, wenn es mit Bitstream- Watermarking behandelt wurde. Die Integrität charakteristi¬ scher Information eines Datensatzes wird geprüft, Änderun- gen am Datensatz, die die charakteristische Information nicht verändern, werden jedoch zugelassen.
In MP3-codierten Musikstücken wird durch die Verwendung von Bitstream-Watermarking die Integrität der charakteristi- sehen Informationssignalteile, die die charakteristische Information umfassen, nicht gestört. Damit wird erreicht, dass das Original nicht durch ein anderes Stück oder Teile eines anderen Stückes ersetzt werden kann, was beispiels¬ weise wichtig für DRM-Anwendungen ist, wobei die nicht- charakteristische Information trotzdem verändert werden darf.
Durch die Möglichkeit, die charakteristische Information eines Datensatzes gezielt auf Integrität testen zu können, kann somit eine nicht-charakteristische Information verän¬ dert werden, ohne die Integrität zu verändern. So kann bei¬ spielsweise im Falle einer MP3-codierten Datei ein Wasser¬ zeichen mittels Bitstream-Watermarking hinzugefügt werden, ohne dass dies die Integrität der Datei im erfindungsgemä¬ ßen Sinne verändert wird, d.h. beispielsweise ohne dass das erfindungsgemäße Hash-Verfahren eine Abweichung zum Origi¬ nal meldet.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand von Fig. 1 beschrieben, die ein Blockschalt¬ bild einer Vorrichtung zum Detektieren einer Manipulation eines Informationssignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst eine Ein¬ richtung 101 zum Extrahieren, deren Ausgang mit einem Ein¬ gang einer Einrichtung 103 zum Verschlüsseln gekoppelt ist. Die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln umfasst einen Aus¬ gang, der mit einem Eingang einer Einrichtung 105 zum Ver¬ gleichen gekoppelt ist.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst das Informations- signal eine Informationssignalkomponente, die für das In¬ formationssignal charakteristisch ist. Die Einrichtung 101 zum Extrahieren ist ausgebildet, um die Informationssignal¬ komponente zu extrahieren, und um die Informationssignal¬ komponente der Einrichtung 103 zum Verschlüsseln zur Verfü- gung zu stellen. Die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln ist ausgebildet, um die Informationskomponente beispielsweise unter Verwendung eines kryptographischen Verfahrens zu ver¬ schlüsseln, um ein verschlüsseltes Signal zu erhalten.
Die Einrichtung 105 zum Vergleichen ist ausgebildet, um das verschlüsselte Signal von der Einrichtung 103 zum Ver¬ schlüsseln zu empfangen, und um das verschlüsselte Signal mit einem Referenzsignal zu vergleichen, wobei das Refe¬ renzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht- manipulierten Referenzsignalkomponente eines Referenzinfor¬ mationssignals ist, um die Manipulation des Informations¬ signals zu detektieren, falls das Informationssignal mani¬ puliert worden ist. Im Falle einer detektierten Manipulation kann die Einrich¬ tung 105 zum Vergleichen über einen Ausgang ein Kontroll¬ signal liefern, das eine Manipulation des an einem Eingang der Einrichtung 101 zum Extrahieren anliegenden Informati¬ onssignals anzeigt.
Erfindungsgemäß kann die Einrichtung 101 zum Extrahieren ausgebildet sein, um eine weitere Informationssignalkompo- nente oder um weitere Informationssignalkomponenten des In¬ formationssignals nicht herauszufiltern, so dass eine Ände¬ rung der weiteren Informationskomponenten nicht detektier- bar ist. Wird beispielsweise ein Wasserzeichen den anderen Komponenten des Informationssignals hinzugefügt, so soll diese Änderung des Informationssignals erfindungsgemäß nicht dazu führen, dass eine Manipulation detektiert wird, da erfindungsgemäß zulässige Änderungen des Datensatzes nicht detektierbar sein sollten, um die Integritätsprüfung nicht zu stören.
Damit das Informationssignal nach einer Prüfung auf Integ¬ rität unverändert weiterverarbeitet werden kann, wenn keine Manipulation vorliegt, handelt es sich bei dem Informati¬ onssignal, das der Einrichtung 101 zum Extrahieren bearbei- tet, beispielsweise um eine Kopie des Informationssignals, die von der Einrichtung 101 zum Extrahieren zunächst er¬ zeugt wird. Somit können die weiteren Informationssignal¬ komponenten von der Einrichtung 101 zum Extrahieren ausmas¬ kiert oder unterdrückt werden, so dass nur die Informati- onssignalkomponenten mit der charakteristischen Information durchgelassen werden, ohne das Informationssignal selbst zu zerstören.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung 101 zum Extrahieren ausgebildet, um die In¬ formationssignalkomponente in dem Informationssignal zu de- tektieren, und um eine Kopie der Informationssignalkompo- nente zu extrahieren, um die Informationssignalskomponente zu erhalten.
Wie es bereits erwähnt worden ist, kann das Informations- signal eine weitere Informationssignalkomponente umfassen. Beispielsweise umfasst die weitere Informationssignalkompo¬ nente eine Hauptinformation, z.B. Nutzdaten. Als charakteristische Information kann es sich beispielsweise um eine Seiteninformation, die mit der Hauptinformation zusammenhängt, handeln, wobei die Seiteninformation in der Informationssignalkomponente enthalten ist, die von der Einrichtung 101 extrahiert werden soll.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Informationssignalkomponente und die weitere Informations¬ signalkomponente in unterschiedlichen Abschnitten des In¬ formationssignals angeordnet sein. Liegt das Informations¬ signal z.B. in Form eines Datenrahmens vor, so kann die In¬ formationssignalkomponente beispielsweise an einer anderen Stelle des Datenrahmens angeordnet sein als die weitere In¬ formationssignalkomponente. Anders ausgedrückt, sind die beiden Komponenten innerhalb des Informationssignals von¬ einander beabstandet. In diesem Fall ist die Einrichtung 101 zum Extrahieren ausgebildet, um den Abschnitt des In- formationssignals zu extrahieren, in dem die Informations¬ signalkomponente angeordnet ist.
Weist jedoch ein Spektrum der Informationssignalkomponente unterschiedliche Spektralwerte auf als ein Spektrum der weiteren Informationssignalkomponente, so kann die Einrich¬ tung 101 zum Extrahieren ausgebildet sein, um die Spektral¬ werte der Informationssignalkomponente herauszufiltern, um die Informationssignalkomponente zu erhalten. Die Spektral¬ werte der weiteren Informationssignalkomponente können bei- spielsweise unterdrückt werden. Hierzu kann die Einrichtung 101 zum Extrahieren ein Filter umfassen oder selbst als ein Filter ausgebildet sein, um die Spektralwerte, die mit der Informationssignalkomponente zusammenhängen, zu extrahie- ren. Darüber hinaus kann die Einrichtung 101 zum Extrahie¬ ren ausgebildet sein, um eine Spektralanalyse durchzufüh¬ ren, um die Spektralwerte des Spektrums der Informations¬ signalkomponente herauszufiltern. Beispielsweise umfasst die Einrichtung 101 zum Extrahieren hierzu einen Fourier- Transformator, der ausgebildet ist, um eine Fourier- Transformierte des Informationssignals zu bilden, die Spek¬ tralwerte der weiteren Informationssignalkomponente in der Fourier-Transformation zu Null zu setzen und um das Ergeb- nis wieder in den Zeitbereich zu transformieren, um die In¬ formationssignalkomponente zu erhalten.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass eine Filterung sowohl dann durchgeführt werden kann, wenn die Informati- onssignalkomponente und die weitere Informationssignalkom¬ ponente überlagert sind, als auch dann, die Informations¬ signalkomponente und die weitere Informationssignalkompo¬ nente voneinander beabstandet sind und unterschiedliche Spektralbereiche belegen.
Handelt es sich bei dem Informationssignal um beispielswei¬ se ein Audiosignal, beispielsweise ein MPEG-Signal, so kann die weitere Informationssignalkomponente als Hauptinforma¬ tion Audiospektralwerte,' die beispielsweise codiert sind, umfassen, wobei die den Audiospektralwerten zugeordneten Skalenparameter als Seiteninformation (charakteristische Information) von der Informationssignalkomponente umfasst sind.
Bei der Seiteninformation kann es sich jedoch um eine In¬ formation über eine Anzahl der Audiospektralwerte, d.h. um eine Information bezüglich der Verteilung der Blocklänge, handeln (Block Switching-Informationen) , die eine Vertei¬ lung zwischen kurzen Blöcken und langen Blöcken '(Short- Blocks, Long-Blocks) liefert.
Handelt es sich bei dem Informationssignal um ein Videosig¬ nal, so kann die weitere Informationssignalkomponente als Hauptinformation Videoinformationen umfassen, wobei die In¬ formationssignalkomponente als weitere Information bei¬ spielsweise Luminanzwerte für die Videoinformation umfasst.
Die Informationssignalkomponente wird der Einrichtung 103 zum Verschlüsseln zur Verfügung gestellt, um durch Ver¬ schlüsseln der Informationssignalkomponente unter Verwen¬ dung von kryptographischen Verfahren ein verschlüsseltes Signal zu erhalten. Die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln kann beispielsweise ausgebildet sein, um einen Hash-Wert über die Informationssignalkomponente zu bilden, um das verschlüsselte Signal zu erhalten. Die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln kann ferner ausgebildet sein, um eine Prüf¬ summe über die Informationssignalkomponente zu bilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln ausgebildet sein, um die Informationssignal¬ komponente unter Verwendung von beispielsweise des RSA- Algorithmus unter Heranziehung eines privaten oder öffent- liehen Schlüssels zu verschlüsseln. Die Einrichtung 103 zum Verschlüsseln kann jedoch ausgebildet sein, um jedes andere bekannte nicht-symmetrische oder symmetrische Verschlüsse¬ lungsverfahren zu verwenden, um das verschlüsselte Signal zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird das verschlüsselte Signal mit einem Referenzsignal verglichen. Das Referenzsignal kann bei¬ spielsweise von dem Informationssignal umfasst sein. In diesem Fall ist die Einrichtung 101 zum Extrahieren ferner ausgebildet,.- um das Referenzsignal aus dem Informationssig¬ nal zu extrahieren. Ist das Referenzsignal an einer be¬ stimmten Stelle des Informationssignals angeordnet, so wird der entsprechende Abschnitt des Informationssignals, der das Referenzsignal umfasst, extrahiert. Das Referenzsignal kann jedoch ein Spektrum mit spezifischen Referenzspektral¬ werten umfassen, so dass die Einrichtung 101 zum Extrahie¬ ren, in Analogie zu den obigen Ausführungen, die Referenz- spektralwerte herausfiltern kann, um das Referenzsignal zu extrahieren.
Ist das Referenzsignal nicht in dem Informationssignal ent- halten, so kann die Einrichtung zum Extrahieren ausgebildet sein, um ein Referenzsignal, das der Informationssignalkom¬ ponente zugeordnet ist, aus einer Mehrzahl von Referenzsig¬ nalen auszuwählen. Die Referenzsignale können beispielswei¬ se für jede denkbare Informationssignalkomponente in einem Speicher abgelegt sein, so dass anhand der extrahierten In¬ formationssignalkomponente, die die charakteristische In¬ formation umfasst, ein Referenzsignal, das beispielsweise mit der charakteristischen Information verknüpft und mit dieser daher zusammenhängt, ausgewählt wird.
Bei dem Referenzsignal kann es sich um einen Hash-Wert oder um eine Prüfsumme über eine nicht-manipulierte Informati¬ onssignalkomponente handeln. Generell kann es sich bei dem Informationssignal um ein Ergebnis einer kryptographischen Verschlüsselung einer nicht-manipulierten Referenzsignal¬ komponente handeln, wobei beispielsweise die oben erwähnten kryptographischen Verfahren herangezogen werden.
Die nicht-manipulierte Referenzsignalkomponente ist bei- spielsweise identisch mit der ursprünglichen Informations¬ signalkomponente. Analog kann das Referenzsignal identisch mit dem ursprünglichen, d.h. mit dem nicht-manipulierten Informationssignal sein.
Die obigen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf den Fall, dass die Informationssignalkomponente verschlüsselt wird, um die Datenintegrität zu überprüfen. Erfindungsgemäß ist es jedoch denkbar, dass die Informationssignalkomponente, die für das Informationssignal charakteristisch ist, mit einem entschlüsselten Signal verglichen wird, um das Infor¬ mationssignal auf Integrität zu überprüfen, wobei das ent¬ schlüsselte Signal aus einer kryptographischen Entschlüsse¬ lung eines Referenzsignals hervorgeht. Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung eine Vor¬ richtung zum Detektieren einer Manipulation eines Informa¬ tionssignals mit einer Einrichtung zum Extrahieren einer Informationssignalkomponente, die für das Informationssig¬ nal charakteristisch ist aus dem Informationssignal, wobei die Einrichtung zum Extrahieren mit der bereits beschriebe¬ nen Einrichtung 101 zum Extrahieren identisch sein kann.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Einrichtung zum Ent¬ schlüsseln eines Referenzsignals, wobei das Referenzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenzsignalsignalkomponente eines Referenzinformations¬ signals ist, um ein entschlüsseltes Signal zu erhalten.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Einrichtung zum Ver¬ gleichen des entschlüsselten Signals mit der Informations¬ signalkomponente.
Bei dem Referenzsignal, das beispielsweise von dem Informa¬ tionssignal umfasst ist und von der Einrichtung zum Extra¬ hieren mitextrahiert wird, handelt es sich beispielsweise um eine verschlüsselte Darstellung der ursprünglichen In¬ formationssignalkomponente eines ursprünglichen Informati- onssignals.
Handelt es sich bei dem Informationssignal beispielsweise um eine unter Verwendung eines privaten Schlüssels erzeugte digitale Signatur über die Informationssignalkomponente, so kann die Einrichtung zum Entschlüsseln ausgebildet sein, um die Signatur mit einem öffentlichen Schlüssel, der mit dem privaten Schlüssel zusammenhängt, zu entschlüsseln, um das entschlüsselte Signal zu erhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann es sich bei dem Referenz¬ signal um ein Signal handeln, das unter Verwendung eines beliebigen symmetrischen oder nicht-symmetrischen Ver¬ schlüsselungsverfahren verschlüsselt worden ist, wobei, im Falle eines nicht-symmetrischen Verfahrens, ein privater Schlüssel eingesetzt worden ist. Das Referenzsignal kann nun empfangsseitig mit einem öffentlichen Schlüssel ent¬ schlüsselt werden, um eine entschlüsselte Fassung der In- formationssignalkomponente zu erhalten. Nach einem Ver¬ gleich der empfangenen Informationssignalkomponente mit der entschlüsselten Fassung kann nun festgestellt werden, ob eine Manipulation des Informationssignals vorliegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfin¬ dung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Informationssig¬ nals aus einem Eingangssignal, wobei das Eingangssignal ei¬ ne Eingangssignalkomponente und eine weitere Eingangssig¬ nalkomponente umfasst, wobei die weitere Eingangssignalkom- ponente eine Hauptinformation umfasst und wobei die Ein¬ gangssignalkomponente eine Seiteninformation umfasst, die mit der Hauptinformation zusammenhängt. Die Eingangssignal¬ komponente entspricht beispielsweise der bereits erwähnten Informationssignalkomponente und die weitere Eingangssig- nalkomponente entspricht beispielsweise der weiteren Infor¬ mationssignalkomponente.
Die Vorrichtung zum Erzeugen des Informationssignals um¬ fasst eine Einrichtung zum Verschlüsseln der Eingangsignal- komponente, um ein Referenzsignal zu erhalten. Darüber hin¬ aus umfasst die Vorrichtung zum Erzeugen eine Einrichtung zum Zusammensetzen der Empfangssignalkomponente, der weite¬ ren Empfangssignalkomponente und des Referenzsignals, um das Informationssignal zu erzeugen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ein¬ richtung zum Verschlüsseln ausgebildet, um die Eingangssig¬ nalkomponente, die beispielsweise das für das Informations¬ signal oder für die Informationssignalart charakteristische Information umfasst, unter Verwendung eines kryptographi- schen Verfahrens, wie sie beispielsweise oben stehend er¬ wähnt worden sind, zu verschlüsseln. Z. B. kann die Ein¬ richtung zum Verschlüsseln ausgebildet sein, um die Ein- gangssignalkomponente mit Hilfe eines nicht-symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens unter Verwendung eines privaten Schlüssels zu verschlüsseln, wobei das Referenzsignal, wie es oben stehend beschrieben worden ist, beispielsweise un- ter Verwendung des öffentlichen Schlüssels entschlüsselt werden kann.
Die Einrichtung zum Verschlüsseln kann jedoch ausgebildet sein, um einen Hash-Wert oder um eine Prüfsumme über die Eingangssignalkomponente zu bilden, um das Referenzsignal zu erhalten.
Die Einrichtung zum Zusammensetzen kann beispielsweise aus¬ gebildet sein, um das Referenzsignal an das Eingangssignal anzufügen, um das Informationssignal zu erzeugen. Die Ein¬ richtung zum Zusammensetzen kann jedoch ausgebildet sein, um das Referenzsignal dem Eingangssignal beispielsweise zu überlagern, wobei das Referenzsignal und das Eingangssignal vorzugsweise unterschiedliche Spektralbereiche aufweisen. Die Einrichtung zum Zusammensetzen kann jedoch ausgebildet sein, um das Referenzsignal an einer beliebigen Stelle des Eingangssignals anzuordnen.
Erfindungsgemäß ist es nun möglich, die Integrität der cha- rakteristischen Information eines Datensatzes zu testen. Werden nun Änderungen an der nicht-charakteristischen In¬ formation eines Datensatzes durchgeführt, so liefert der Integritätstest immer noch die Aussage identisch. So kann beispielsweise die oben stehend erwähnte Hauptinformation weiterverarbeitet sein, ohne dass die Informationssignal¬ komponente bzw. Eingangssignalkomponente verändert wird. Beispielsweise kann der weiteren Informationssignalkompo¬ nente bzw. der weiteren Eingangssignalkomponente Wasserzei¬ chen hinzugefügt werden, ohne dass dies einen Einflύss auf die Integrität der Daten hat.
Wie es oben stehend beschrieben worden ist, wird in einem ersten Schritt die charakteristische Information für den gewünschten Anwendungsfall z. B. mit Hilfe eines Filters extrahiert. Bei MP3-codierten Signalen kann dieses Filter z. B. alle Hoffmann-Code-Werte (Spektrallinien, Spektral¬ werte) ausmaskieren, also andere Bits durchlassen. Filter verschiedenster Art sind denkbar, sowohl welche die einfa¬ che Teile ausmaskieren als auch komplizierte Filteroperati¬ onen durchführen. So kann z. B. bei einem Textdokument nur Text ohne Formatierungen herausgefiltert werden. Handelt es sich um ein Bild, so wird z. B. nur Luminanz und keine Far- be extrahiert etc.
In einem weiteren Schritt wird die gewonnene charakteristi¬ sche Information (die Ausgabe des Filters) mit einem ge¬ wöhnlichen kryptographischen Verfahren, z. B. mit einem kryptographischen Hash-Verfahren bearbeitet/getestet.
Handelt es sich bei dem Informationssignal bzw. Eingangs¬ signal um ein MP3-codiertes Signal, so wird dieses so weit decodiert, dass der Bereich ermittelt werden kann, in dem Skalenfaktoren als Seiteninformation gespeichert sind. Der Hash-Algorithmus wird nun auf die Skalenfaktoren des Daten¬ satzes angewendet und der entstehende Hash-Wert als Refe¬ renz gespeichert, wobei die Spektralwerte unberücksichtigt bleiben.
Nun kann dem Signal beliebig oft ein Wasserzeichen mittels eines geeigneten Bitstream-Watermarking-Verfahrens hinzuge¬ fügt werden. Zum Test, ob die charakteristische Information verändert ist, wird erneut der Bereich der Skalenfaktoren (Skalenparameter) ermittelt (Informationssignalkomponente), der Hash über die Skalenfaktoren errechnet und mit dem Re¬ ferenz verglichen, wie es oben stehend beschrieben worden ist. Ist die charakteristische Information unverändert, so ist der Hash gleich.
Andere Möglichkeiten, charakteristische Informationen für MP3-codierte Signale zu definieren, sind z. B. die komplet¬ te Seiteninformation, ein bestimmter Teil der Spektralwer- te, falls Watermarking nur für den komplementären Teil ver¬ wendet, oder die bereits erwähnte Block-Switching- Information (Verteilung Short-Blocks, Long-Blocks) .
Die Spektralwerte können beispielsweise mit Skalenfaktoren skaliert sein. Ferner können die Spektralwerte codiert sein, beispielsweise Huffman-codiert sein.
Somit liefert die vorliegende Erfindung unter anderem auch die Möglichkeit, einen Wasserzeichen-verträglichen Hash zu liefern.
Die vorliegende Erfindung liefert neben den beschriebenen Vorrichtungen auch Verfahren mit der entsprechenden Funkti- onalität. Darüber hinaus sind alle Funktionalitäten der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinier¬ bar, um weitere vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Abhängig von den Gegebenheiten können die erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder in Software implementiert wer¬ den. Die Implementation kann auf einem digitalen Speicher¬ medium, insbesondere eine Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem pro- grammierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein be¬ steht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm- Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicher¬ ten Programmcode zur Durchführung von zumindest einem der erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Computer-Programm- Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausge¬ drückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahren rea¬ lisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem' Compu- ter abläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Detektieren einer Manipulation eines Informationssignals, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung (101) zum Extrahieren einer Informa¬ tionssignalkomponente, die für das Informationssignal charakteristisch ist, aus dem Informationssignal;
einer Einrichtung (103) zum Verschlüsseln der Informa¬ tionssignalkomponente, um ein verschlüsseltes Signal zu erhalten; und
einer Einrichtung (105) zum Vergleichen des verschlüs- selten Signals mit einem Referenzsignal, wobei das Re¬ ferenzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenzsignalkomponente eines Re¬ ferenzinformationssignals ist, um die Manipulation zu detektieren.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Informations¬ signal eine weitere Informationssignalkomponente um- fasst, wobei die Einrichtung (101) zum Extrahieren ausgebildet ist, um die weitere Informationssignal- komponente nicht herauszufiltern, so dass eine Ände¬ rung der weiteren Informationssignalkomponente nicht detektierbar ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Infor- mationssignal eine weitere Informationssignalkompo¬ nente mit einer Hauptinformation umfasst, und wobei die Informationssignalkomponente eine Seiteninforma¬ tion, die mit der HauptInformation zusammenhängt, um¬ fasst.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Informations¬ signalkomponente und die weitere Informationssignal¬ komponente in unterschiedlichen Abschnitten des In- formationsSignals angeordnet sind, und wobei die Ein¬ richtung (101) zum Extrahieren ausgebildet ist, um den Abschnitt des Informationssignals zu extrahieren, in dem die Informationssignalkomponente angeordnet ist, um die Informationssignalkomponente zu erhalten.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein Spektrum der Informationssignalkomponente und ein Spektrum der weiteren Informationssignalkomponente unterschiedli- che Spektralwerte aufweisen, und wobei die Einrich¬ tung (101) zum Extrahieren ausgebildet ist, um die Spektralwerte der Informationssignalkomponente her- auszufiltern, um die Informationssignalkomponente zu erhalten.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Informationssignal ein Audiosignal ist, wobei die weitere Informationssignalkomponente als Hauptinfor¬ mation Audiospektralwerte umfasst, und wobei die In- formationssignalkomponente als Seiteninformation Ska¬ lenparameter für die Audiospektralwerte umfasst.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Informationssignal ein Audiosignal ist, und wobei die weitere Informationssignalkomponente Audiospekt¬ ralwerte umfasst, und wobei die Informationssignal¬ komponente Informationen über eine Anzahl der Audio¬ spektralwerte umfasst.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Informationssignal ein Videosignal ist, wobei die weitere Informationssignalkomponente als Hauptinfor¬ mation Videoinformationen umfasst, und wobei die In¬ formationssignalkomponente als Seiteninformati'on Lu- minanzwerte für die Videoinformation umfasst.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einrichtung (103) zum Verschlüsseln ausgebildet ist, um einen Hash-Wert oder um eine Prüfsumme über die Informationssignalkomponente zu bilden, um das verschlüsselte Signal zu erhalten.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Informationssignal ferner das Referenzsignal um- fasst, wobei die Einrichtung (101) zum Extrahieren ausgebildet ist, um das Referenzsignal aus dem Infor¬ mationssignal zu extrahieren.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Einrichtung
(101) zum Extrahieren ausgebildet ist, um eine Refe¬ renzsignal, das der Informationssignalkomponente zu¬ geordnet ist, aus einer Mehrzahl von Referenzsignalen auszuwählen.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Re¬ ferenzsignal ein Hash-Wert oder eine Prüfsumme über die nicht-manipulierte Referenzsignalkomponente ist.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die nicht-manipulierte Referenzsignalkomponente iden¬ tisch mit der ursprünglichen Informationssignalkompo¬ nente ist, und wobei das Referenzsignal identisch mit dem ursprünglichen Informationssignal ist.
14. Vorrichtung zum Detektieren einer Manipulation eines Informationssignals mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Extrahieren einer Informations¬ signalkomponente, die für das Informationssignal cha¬ rakteristisch ist, aus dem Informationssignal;
einer Einrichtung zum Entschlüsseln eines Referenzsig- nals, wobei das Referenzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenzsignal¬ komponente eines Referenzinformationssignals ist, um ein entschlüsseltes Signal zu erhalten; und einer Einrichtung zum Vergleichen des entschlüsselten Signals mit der Informationssignalkomponente, um die Manipulation des Informationssignals zu detektieren.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das Referenzsi¬ gnal eine unter Verwendung eines privaten Schlüssels erzeugte digitale Signatur über die Informationssi¬ gnalkomponente ist, und wobei die Einrichtung zum Ent- schlüsseln ausgebildet ist, um die Signatur mit einem öffentlichen Schlüssel, der mit dem privaten Schlüssel zusammenhängt, zu entschlüsseln, um das entschlüsselte Signal zu erhalten.
16. Vorrichtung zum Erzeugen eines Informationssignals aus einem Eingangssignal, wobei das Eingangssignal eine Eingangssignalkomponente und eine weitere Eingangssi¬ gnalkomponente umfasst, wobei die weitere Eingangssi¬ gnalkomponente eine Hauptinformation umfasst, und wo- bei die Eingangssignalkomponente eine Seiteninformati¬ on umfasst, die mit der Hauptinformation zusammen¬ hängt, und wobei die Vorrichtung die folgenden Merkma¬ le umfasst:
eine Einrichtung zum Verschlüsseln der Eingangssignal¬ komponente, um ein Referenzsignal zu erhalten; und
eine Einrichtung zum Zusammensetzen der Eingangssig¬ nalkomponente, der weiteren Eingangssignalkomponente und des Referenzsignals, um das Informationssignal zu erzeugen.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Einrichtung zum Verschlüsseln ausgebildet ist, um einen Hash-Wert oder um eine Prüfsumme über die Eingangssignalkompo¬ nente zu bilden, um das Referenzsignal zu erhalten.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die Ein¬ richtung zum Zusammensetzen ausgebildet ist, um das Referenzsignal an das Eingangssignal anzufügen, um das Informationssignal zu erzeugen.
19. Verfahren zum Detektieren einer Manipulation eines In¬ formationssignals, mit folgenden Schritten:
Extrahieren einer Informationssignalkomponente, die für das Informationssignal charakteristisch ist, aus dem Informationssignal;
Verschlüsseln der Informationssignalkomponente, um ein verschlüsseltes Signal zu erhalten; und
Vergleichen des verschlüsselten Signals mit einem Re¬ ferenzsignal, wobei das Referenzsignal eine verschlüs¬ selte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenz¬ signalkomponente eines Referenzinformationssignals ist, um die Manipulation zu detektieren.
20. Verfahren zum Detektieren einer Manipulation eines In¬ formationssignals, mit folgenden Schritten:
Extrahieren einer Informationssignalkomponente, die für das Informationssignal charakteristisch ist, aus dem Informationssignal;
Entschlüsseln eines Referenzsignals, wobei das Refe- renzsignal eine verschlüsselte Darstellung einer nicht-manipulierten Referenzsignalkomponente eines Re¬ ferenzinformationssignals ist, um ein entschlüsseltes Signal zu erhalten; und
Vergleichen des entschlüsselten Signals mit der Infor¬ mationssignalkomponente, um die Manipulation zu detek¬ tieren.
21. Verfahren zum Erzeugen eines Informationssignals aus einem Eingangssignal, wobei das Eingangssignal eine Eingangssignalkomponente und eine weitere Eingangssi¬ gnalkomponente umfasst, wobei die weitere Eingangssi- gnalkomponente eine Hauptinformation umfasst, und wo¬ bei die Eingangssignalkomponente eine Seiteninformati¬ on umfasst, die mit der HauptInformation zusammen¬ hängt, mit folgenden Merkmalen:
Verschlüsseln der Eingangssignalkomponente, um ein Re¬ ferenzsignal zu erhalten; und
Zusammensetzen der Eingangssignalkomponente, der wei¬ teren Eingangssignalkomponente und des Referenzsig- nals, um das Informationssignal zu erzeugen.
22. Computer-Programm zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 19 oder des Verfahrens gemäß Anspruch 20 oder des Verfahrens gemäß Anspruch 21, wenn das Computer- Programm auf einem Computer abläuft.
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