Sequential and Dynamic Frameproof Codes

There are many schemes in the literature for protecting digital data from piracy by the use of digital fingerprinting, such as frameproof codes and traitor-tracing schemes. The concept of traitor tracing has been applied to a digital broadcast setting in the form of dynamic traitor-tracing schemes and sequential traitor-tracing schemes, which could be used tocombat piracy of pay-TV broadcasts, for example. In this paper we extend the properties of frameproof codes to this dynamic model, defining and constructing both l-sequential frameproof codes and l-dynamic-frameproof codes. We also give bounds on the number of users supported by such schemes

Dynamic Frameproof Codes

There are many schemes in the literature for protecting digital data from piracy by the use of digital fingerprinting, such as frameproof codes, which prevent traitorous users from colluding to frame an innocent user, and traitor-tracing schemes, which enable the identification of users involved in piracy. The concept of traitor tracing has been applied to a digital broadcast setting in the form of dynamic traitor-tracing schemes and sequential traitor-tracing schemes, which could be used to combat piracy of pay-TV broadcasts, for example. In this thesis we explore the possibility of extending the properties of frameproof codes to this dynamic model. We investigate the construction of l-sequential c-frameproof codes, which prevent framing without requiring information obtained from a pirate broadcast. We show that they are closely related to the ordinary frameproof codes, which enables us to construct examples of these schemes and to establish bounds on the number of users they support. We then define l-dynamic c-frameproof codes that can prevent framing more efficiently than the sequential codes through the use of the pirate broadcast information. We give constructions for schemes supporting an optimal number of users in the cases where the number c of users colluding in piracy satisfies c greater than or equal to 2 or c=1. Finally we consider sliding-window l-dynamic frameproof codes that provide ongoing protection against framing by making use of the pirate broadcast. We provide constructions of such schemes and establish bounds on the number of users they support. In the case of a binary alphabet we use geometric structures to describe constructions, and provide new bounds. We then go on to provide two families of constructions based on particular parameters, and we show that some of these constructions are optimal for the given parameters

放送型暗号の組合せ的構造及びマルチメディア指紋符号に関する進展

筑波大学 (University of Tsukuba)201

A Security Analysis of Some Physical Content Distribution Systems

Content distribution systems are essentially content protection systems that protect premium multimedia content from being illegally distributed. Physical content distribution systems form a subset of content distribution systems with which the content is distributed via physical media such as CDs, Blu-ray discs, etc. This thesis studies physical content distribution systems. Specifically, we concentrate our study on the design and analysis of three key components of the system: broadcast encryption for stateless receivers, mutual authentication with key agreement, and traitor tracing. The context in which we study these components is the Advanced Access Content System (AACS). We identify weaknesses present in AACS, and we also propose improvements to make the original system more secure, flexible and efficient

Efficient Probabilistic Group Testing Based on Traitor Tracing

Inspired by recent results from collusion-resistant traitor tracing, we provide a framework for constructing efficient probabilistic group testing schemes. In the traditional group testing model, our scheme asymptotically requires T ~ 2 K ln N tests to find (with high probability) the correct set of K defectives out of N items. The framework is also applied to several noisy group testing and threshold group testing models, often leading to improvements over previously known results, but we emphasize that this framework can be applied to other variants of the classical model as well, both in adaptive and in non-adaptive settings.Comment: 8 pages, 3 figures, 1 tabl

Contribution to the construction of fingerprinting and watermarking schemes to protect mobile agents and multimedia content

The main characteristic of fingerprinting codes is the need of high error-correction capacity due to the fact that they are designed to avoid collusion attacks which will damage many symbols from the codewords. Moreover, the use of fingerprinting schemes depends on the watermarking system that is used to embed the codeword into the content and how it honors the marking assumption. In this sense, even though fingerprinting codes were mainly used to protect multimedia content, using them on software protection systems seems an option to be considered. This thesis, studies how to use codes which have iterative-decoding algorithms, mainly turbo-codes, to solve the fingerprinting problem. Initially, it studies the effectiveness of current approaches based on concatenating tradicioanal fingerprinting schemes with convolutional codes and turbo-codes. It is shown that these kind of constructions ends up generating a high number of false positives. Even though this thesis contains some proposals to improve these schemes, the direct use of turbo-codes without using any concatenation with a fingerprinting code as inner code has also been considered. It is shown that the performance of turbo-codes using the appropiate constituent codes is a valid alternative for environments with hundreds of users and 2 or 3 traitors. As constituent codes, we have chosen low-rate convolutional codes with maximum free distance. As for how to use fingerprinting codes with watermarking schemes, we have studied the option of using watermarking systems based on informed coding and informed embedding. It has been discovered that, due to different encodings available for the same symbol, its applicability to embed fingerprints is very limited. On this sense, some modifications to these systems have been proposed in order to properly adapt them to fingerprinting applications. Moreover the behavior and impact over a video produced as a collusion of 2 users by the YouTube’s s ervice has been s tudied. We have also studied the optimal parameters for viable tracking of users who have used YouTube and conspired to redistribute copies generated by a collusion attack. Finally, we have studied how to implement fingerprinting schemes and software watermarking to fix the problem of malicious hosts on mobile agents platforms. In this regard, four different alternatives have been proposed to protect the agent depending on whether you want only detect the attack or avoid it in real time. Two of these proposals are focused on the protection of intrusion detection systems based on mobile agents. Moreover, each of these solutions has several implications in terms of infrastructure and complexity.Els codis fingerprinting es caracteritzen per proveir una alta capacitat correctora ja que han de fer front a atacs de confabulació que malmetran una part important dels símbols de la paraula codi. D'atra banda, la utilització de codis de fingerprinting en entorns reals està subjecta a que l'esquema de watermarking que gestiona la incrustació sigui respectuosa amb la marking assumption. De la mateixa manera, tot i que el fingerprinting neix de la protecció de contingut multimèdia, utilitzar-lo en la protecció de software comença a ser una aplicació a avaluar. En aquesta tesi s'ha estudiat com aplicar codis amb des codificació iterativa, concretament turbo-codis, al problema del rastreig de traïdors en el context del fingerprinting digital. Inicialment s'ha qüestionat l'eficàcia dels enfocaments actuals en la utilització de codis convolucionals i turbo-codis que plantegen concatenacions amb esquemes habituals de fingerprinting. S'ha demostrat que aquest tipus de concatenacions portaven, de forma implícita, a una elevada probabilitat d'inculpar un usuari innocent. Tot i que s'han proposat algunes millores sobre aquests esquemes , finalment s'ha plantejat l'ús de turbocodis directament, evitant així la concatenació amb altres esquemes de fingerprinting. S'ha demostrat que, si s'utilitzen els codis constituents apropiats, el rendiment del turbo-descodificador és suficient per a ser una alternativa aplicable en entorns amb varis centenars d'usuaris i 2 o 3 confabuladors . Com a codis constituents s'ha optat pels codis convolucionals de baix ràtio amb distància lliure màxima. Pel que fa a com utilitzar els codis de fingerprinting amb esquemes de watermarking, s'ha estudiat l'opció d'utilitzar sistemes de watermarking basats en la codificació i la incrustació informada. S'ha comprovat que, degut a la múltiple codificació del mateix símbol, la seva aplicabilitat per incrustar fingerprints és molt limitada. En aquest sentit s'ha plantejat algunes modificacions d'aquests sistemes per tal d'adaptar-los correctament a aplicacions de fingerprinting. D'altra banda s'ha avaluat el comportament i l'impacte que el servei de YouTube produeix sobre un vídeo amb un fingerprint incrustat. A més , s'ha estudiat els paràmetres òptims per a fer viable el rastreig d'usuaris que han confabulat i han utilitzat YouTube per a redistribuir la copia fruït de la seva confabulació. Finalment, s'ha estudiat com aplicar els esquemes de fingerprinting i watermarking de software per solucionar el problema de l'amfitrió maliciós en agents mòbils . En aquest sentit s'han proposat quatre alternatives diferents per a protegir l'agent en funció de si és vol només detectar l'atac o evitar-lo en temps real. Dues d'aquestes propostes es centren en la protecció de sistemes de detecció d'intrusions basats en agents mòbils. Cadascuna de les solucions té diverses implicacions a nivell d'infrastructura i de complexitat.Postprint (published version

Framework for privacy-aware content distribution in peer-to- peer networks with copyright protection

The use of peer-to-peer (P2P) networks for multimedia distribution has spread out globally in recent years. This mass popularity is primarily driven by the efficient distribution of content, also giving rise to piracy and copyright infringement as well as privacy concerns. An end user (buyer) of a P2P content distribution system does not want to reveal his/her identity during a transaction with a content owner (merchant), whereas the merchant does not want the buyer to further redistribute the content illegally. Therefore, there is a strong need for content distribution mechanisms over P2P networks that do not pose security and privacy threats to copyright holders and end users, respectively. However, the current systems being developed to provide copyright and privacy protection to merchants and end users employ cryptographic mechanisms, which incur high computational and communication costs, making these systems impractical for the distribution of big files, such as music albums or movies.El uso de soluciones de igual a igual (peer-to-peer, P2P) para la distribución multimedia se ha extendido mundialmente en los últimos años. La amplia popularidad de este paradigma se debe, principalmente, a la distribución eficiente de los contenidos, pero también da lugar a la piratería, a la violación del copyright y a problemas de privacidad. Un usuario final (comprador) de un sistema de distribución de contenidos P2P no quiere revelar su identidad durante una transacción con un propietario de contenidos (comerciante), mientras que el comerciante no quiere que el comprador pueda redistribuir ilegalmente el contenido más adelante. Por lo tanto, existe una fuerte necesidad de mecanismos de distribución de contenidos por medio de redes P2P que no supongan un riesgo de seguridad y privacidad a los titulares de derechos y los usuarios finales, respectivamente. Sin embargo, los sistemas actuales que se desarrollan con el propósito de proteger el copyright y la privacidad de los comerciantes y los usuarios finales emplean mecanismos de cifrado que implican unas cargas computacionales y de comunicaciones muy elevadas que convierten a estos sistemas en poco prácticos para distribuir archivos de gran tamaño, tales como álbumes de música o películas.L'ús de solucions d'igual a igual (peer-to-peer, P2P) per a la distribució multimèdia s'ha estès mundialment els darrers anys. L'àmplia popularitat d'aquest paradigma es deu, principalment, a la distribució eficient dels continguts, però també dóna lloc a la pirateria, a la violació del copyright i a problemes de privadesa. Un usuari final (comprador) d'un sistema de distribució de continguts P2P no vol revelar la seva identitat durant una transacció amb un propietari de continguts (comerciant), mentre que el comerciant no vol que el comprador pugui redistribuir il·legalment el contingut més endavant. Per tant, hi ha una gran necessitat de mecanismes de distribució de continguts per mitjà de xarxes P2P que no comportin un risc de seguretat i privadesa als titulars de drets i els usuaris finals, respectivament. Tanmateix, els sistemes actuals que es desenvolupen amb el propòsit de protegir el copyright i la privadesa dels comerciants i els usuaris finals fan servir mecanismes d'encriptació que impliquen unes càrregues computacionals i de comunicacions molt elevades que fan aquests sistemes poc pràctics per a distribuir arxius de grans dimensions, com ara àlbums de música o pel·lícules